INTRODUCTION GENERAL DESCRIPTION OF THE SUBJECT ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "INTRODUCTION GENERAL DESCRIPTION OF THE SUBJECT ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ"

Transcript

1 1

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΘΕΜΑΤΟΣ INTRODUCTION GENERAL DESCRIPTION OF THE SUBJECT ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ Α. ΨΗΦΙΑΚΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ Η ΒΑΣΙΚΗ ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ 3. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ 4. ΕΝΑΣ ΒΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ D/A 5. ΜΟΝΑ Α ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ D/A ΜΕ ΣΚΑΛΑ R-2R ΚΑΙ ΙΑΚΟΠΤΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ CMOS 6. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ DAC ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ 7. ΒΑΣΙΚΟ ΠΑΡΑΛΛΗΛΟ DAC ΜΕ ΥΑ ΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ 8. ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΣΤΑ DAC 9. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΑ DAC 10. ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΤΩΝ DAC ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ B. ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΨΗΦΙΑΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΣΥΓΚΡΙΤΗΣ ΤΑΣΗΣ 3. ΕΝΑ ΨΗΦΙΑΚΟ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ 4. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΛΤΑ ΣΙΓΜΑ 5. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D ΜΕ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΡΑΜΠΑΣ 6. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D ΙΑ ΟΧΙΚΩΝ ΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ 7. ΧΡΟΝΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΚΑΙ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΣΤΑ ADC 8. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΚΑΙ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΣΤΑ ADC 9. MH MONOTONA DAC ΚΑΙ ΧΑΜΕΝΟΙ ΚΩ ΙΚΕΣ ΣΕ ADC 10. ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΤΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ Α/D Γ. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΡΙΤΟ ΜΕΡΟΣ 2

3 1. ΑΠΟΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟΥ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΗΣ ΕΙΣΟ ΟΥ 2. ΜΙΝΙ ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΕΙΣΟ ΟΣ ΓΙΑ PC 3. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΩΝ A/D KAI D/A 4. ΓΕΦΥΡΑ RLC ΓΙΑ PC 5. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D 6. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΛΥΣΕΙΣ ΣΕ ΤΜΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΣΕ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΜΕΡΟΣ ΕΠΙΛΟΓΟΣ ΠΕΜΠΤΟ ΜΕΡΟΣ. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 3

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΘΕΜΑΤΟΣ Αυτή η εργασία πραγµατεύεται τη λειτουργία, τη δοµή και εφαρµογές ενός παρά πολύ σηµαντικού τοµέα των ηλεκτρονικών, τους µετατροπείς ή όπως είναι γνωστοί converters. Χωρισµένη σε µέρη, περιγράφει κάθε είδος µετατροπής ξεχωριστά, αναλογική σε ψηφιακή µετατροπή, ψηφιακή σε αναλογική µετατροπή και τέλος παρουσιάζονται κάποιες εφαρµογές των προαναφερθέντων. Μετατροπείς είναι κυκλώµατα τα οποία µετατρέπουν αναλογικά σε ψηφιακά ή ψηφιακά σε αναλογικά σήµατα, ανάλογα µε την εργασία την οποία θέλουµε να επιτελέσουµε. Παρακάτω θα παρουσιαστούν έννοιες και αρχές στις οποίες στηρίζονται τέτοιου είδους κυκλώµατα και τρόπους µε τους οποίους χρησιµοποιούνται. 4

5 INTRODUCTION GENERAL DESCRIPTION OF THE SUBJECT This project deals with the functioning, the structure and the applications of a very important sector of electronics, the converters. Divided to chapters, it describes every kind of conversion, analog to digital conversion, digital to analog conversion and in the end there will be some applications. Converters are circuits that convert analog to digital or digital to analog signals, depending on what we want to do. On the paper, principles will be shown on which circuits like these rely on, such as ways that can be used. 5

6 ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όταν οι πληροφορίες βρίσκονται σε ψηφιακή µορφή µπορούν εύκολα να υποστούν επεξεργασία, να αποθηκευτούν, να µεταδοθούν και να εµφανιστούν, χωρίς να καταστραφούν και χωρίς λάθη. Το γεγονός ότι υπάρχουν πολλές φθηνές συσκευές για τον χειρισµό των ψηφιακών πληροφοριών δίνει πολλές ευκαιρίες για την εφαρµογή τεχνικών µεθόδων για την µέτρηση, τον χειρισµό και τον έλεγχο πολλών µεταβλητών στον κόσµο που µας περιβάλλει, όπως είναι οι τάσεις, οι ταχύτητες, η πίεση, η ροή και η θερµοκρασία. Μεταβλητές τέτοιου είδους µπορούν να µετατραπούν σε ηλεκτρική µορφή τάση, ρεύµα ή αντίσταση. Και για να πραγµατοποιηθεί η επικοινωνία µε τον ψηφιακό κόσµο, αυτές οι µεταβλητές θα πρέπει να µετατραπούν σε ψηφιακή µορφή. Αντίστοιχα, οι πληροφορίες συχνά επιστρέφουν στην αναλογική µορφή για παρουσίαση ή για τον έλεγχο των µεταβλητών. Στη συνέχεια θα εξετάσουµε τα προβλήµατα που συναντώνται στην κατανόηση, στην επιλογή και στην εφαρµογή των µονάδων µετατροπής από αναλογική σε ψηφιακή µορφή (analog-to-digital, A/D) και από ψηφιακή σε αναλογική µορφή (digital-to-analog, D/A). Επειδή οι µονάδες D/A (D/A converters, DAC) είναι απλούστερες στην σύλληψη και στην συνδεσµολογία από τις µονάδες A/D (A/D converters, ADC) και επειδή, στην πραγµατικότητα χρησιµοποιούντα σαν εξαρτήµατα σε µερικά ADC πρώτα εξετάζουµε τα DAC. 6

7 Σχήµα 1.1. Εφαρµογή των µονάδων µετατροπής σε ένα σύστηµα ψηφιακής επεξεργασίας. 2. ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ Η ΒΑΣΙΚΗ ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ Ένα DAC δέχεται ψηφιακό κώδικα εισόδου. Ο κώδικας εισόδου συνήθως εµφανίζεται παράλληλα, δηλαδή ταυτόχρονα σε µια οµάδα γραµµών εισόδου. Μπορεί, όµως, να εµφανιστεί και σε σειρά σαν συρµός τιµών ή παλµών σε µια µόνο γραµµή. Αν σε ένα DAC εφαρµοστεί ένας δεδοµένος κώδικας, δε µπορούµε να γνωρίζουµε ποια θα είναι η έξοδος του DAC εκτός και αν είναι γνωστές δύο πληροφορίες: η ποσοτική σηµασία του κώδικα και η σχέση µετατροπής που βρίσκεται στην µονάδα µετατροπής. Υπάρχουν πολλά είδη κωδικών, το περισσότερο δηµοφιλές, όµως, είναι το δυαδικό, όπου ο κώδικας παριστάνει απλά έναν αριθµό στο δυαδικό αριθµητικό σύστηµα. Για παράδειγµα, αν δοθεί ο κώδικα 4bit 1011, µπορούµε να τον ερµηνεύσουµε σαν δυαδικό αριθµό µε τιµή (1x2 3 ) + (0x2 2 )+ (1x2 1 )+(1x2 0 )=8+2+1=11. To 1 στην τελείως αριστερή άκρη ονοµάζεται περισσότερο σηµαντικό bit (most significant bit, MSB) και το 1 στην τελείως δεξιά άκρη ονοµάζεται λιγότερο σηµαντικό bit (least significant bit, LSB). Η µέγιστη τιµή ενός κώδικα bit στο δυαδικό είναι 15 (όλα 1). Η ελάχιστη είναι µηδέν. Η τιµή του LSB σε σχέση µε τον συνολικό αριθµό τιµών (1:16) είναι η διακριτική 7

8 ικανότητα ή διακριτικότητα του δυαδικού αριθµού. εν υπάρχουν µεγαλύτερες υποδιαιρέσεις. Στην πρακτική των µονάδων µετατροπής, βοηθά η χρήση του κλασµατικού ισοδύναµου των δυαδικών αριθµών. Στην παράσταση αυτή, ο δυαδικός αριθµός διαιρείται δια 2 n, όπου n είναι ο αριθµός των bit. Για παράδειγµα, η κλασµατική τιµή Ν του 1011 είναι: Ν=(1x2 3 )+(0x2 2 )+(1x2 1 )+(1x2 0 )/2 4 = =(1x2-1 )+(0x2-2 )+(1x2-3 )+1x2-4 )= =11/16 Πίνακας 2.1 Παράδειγµα µε 4 bit Κλασµατικής Κωδικοποίησης υαδικού και τα ισοδύναµά του µε βάση το 10. Decimal fraction Binary fraction MSB (*1/2) Bit 2 (*1/4) Bit 3 (*1/8) Bit 4 (*1/16) /16=2-4 LSB /16=1/ /16=1/8 + 1/ /16=1/ /16=1/4 + 1/ /16=1/4 + 1/ /16=1/4 + 1/8 + 1/ /16=1/2 MSB /16=1/2 + 1/ /16=1/2 + 1/ /16=1/2 + 1/8 + 1/ /16=1/2 + 1/ /16=1/2 + 1/4 + 1/ /16=1/2 + 1/4 + 1/ /16=1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/ Με τον τρόπο αυτό, η µέγιστη τιµή είναι 15/16 (ή 11/16). Η ελάχιστη τιµή είναι 0 (βλ. Πίνακα 2.1). Στην πρακτική των µονάδων µετατροπής, το MSB είναι γενικά το bit µε αρίθµηση 1, το επόµενο είναι το bit 2, κοκ µέχρι το LSB, που είναι το bit n. Η τιµή του bit τάξης i είναι 2 -i και η τιµή του «όλα 1» είναι (1-2 -n ). Ο τρόπος αυτός συµβολισµού έχει πρακτικά πλεονεκτήµατα. Ανεξάρτητα από τον αριθµό των bit, όλες οι τιµές µπορούν να αναφερθούν σε µια «πλήρη κλίµακα» που δεν πετυχαίνει ποτέ, µε ανοιγµένη (κανονικοποιηµένη) τιµή την µονάδα. Στην πραγµατικότητα, κάθε bit έχει µια σταθερή τιµή (π.χ. το MSB είναι 8

9 πάντοτε ½), ανεξάρτητα από τον αριθµό των bit. (Στους µικροεπεξεργαστές, τα bit αριθµούνται συνήθως σε θετικές δυνάµεις του 2, µε αρχή στα δεξιά: Το bit 0 είναι το LSB και το bit (n-1) είναι το MSB). Επειδή οι τιµές αυτές αναφέρονται σε πλήρη κλίµακα, µπορούν να εκφραστούν σε ποσοστό, µέρη ανά εκατοµµύριο (parts per million, ppm) ακόµα και σε db. Στον πίνακα 2.2. φαίνονται τα βάρη των bit, σε κλασµατικό δυαδικό, µέχρι 20bit. Πίνακα 2.2. Βάρη των bit σε κλασµατικό δυαδικό. bit 2^(-n) 1/2^(n) (Fraction) db 1/2^(n) (Decimal) % ppm FS 2^(0) MSB 2^(-1) 1/ ^(-2) 1/ ^(-3) 1/ ^(-4) 1/ ^(-5) 1/ ^(-6) 1/ ^(-7) 1/ ^(-8) 1/ ^(-9) 1/ ^(-10) 1/ ^(-11) 1/ ^(-12) 1/ ^(-13) 1/ ^(-14) 1/ ^(-15) 1/ ^(-16) 1/ ^(-17) 1/ ^(-18) 1/ ^(-19) 1/ ^(-20) 1/ Αν η κλασµατική τιµή του δυαδικού αριθµού είναι Ν, τότε η σχέση µετατροπής είναι NV fs όπου V fs είναι η ονοµαστική τάση εξόδου για πλήρη κλίµακα (Σχήµα 2.1). Έτσι η πραγµατική τιµή µέγιστης εξόδου είναι Vfs (1-2 -n ), η τιµή MSB είναι V fs /2 και η τιµή LSB είναι 2 -n V fs. Ο όρος V fs µπορεί να είναι είτε θετικός είτε αρνητικός. 9

10 Σχήµα 2.1 Ιδανική σχέση µετατροπής δυαδικού DAC 3 bit µε είσοδο θετικής αλήθειας. Ακόµη, η έξοδος µπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό ρεύµα, το NI fs, όπου Ifs είναι το ονοµαστικό ρεύµα πλήρους κλίµακας. Οι τιµές των V fs ή I fs εξαρτώνται από την τιµή και την πολικότητα µιας αναφοράς (είτε εσωτερικής είτε εξωτερικής), και από την τιµή και την πολικότητα της «απολαβής» µεταφοράς της συσκευής. 10

11 Πίνακα 2.3 Παράδειγµα κωδικοποίησης BCD (2 ψηφία). Decimal fraction MSQ (*1/10) *8*4*2*1 2 nd quad (*1/100) *8*4*2* = = = = = = = = = = = = = = = = = = Στην ερµηνεία της κωδικοποίησης BCD, η «λέξη» εισόδου διαιρείται σε οµάδες των τεσσάρων bit (τετράδες, quad), µε αρχή στα δεξιά. Κάθε τετράδα επιτρέπεται να έχει µια µέγιστη δυαδική τιµή 1001 (9). Έτσι, το LSB της τετράδας έχει κλασµατική τιµή το 1/10 του βάρους της τετράδας. Η τετράδα στην άκρη αριστερά έχει βάρος 1, και κάθε τετράδα προς τα δεξιά της έχει διαδοχικό βάρος έναν επιπλέον παράγοντα 1/10 (Πίνακα 2.3). Έτσι ο αριθµός BCD 11

12 µε 12 bit (τριψήφιος) Μ= θα είναι (3x0.1)+(5x0.01)+7x0.001) ή Η µέγιστη κλασµατική τιµή είναι Σε µερικές εφαρµογές του BCD, υπάρχουν πρόσθετα bit» εκτός περιοχής» που προσθέτουν σηµαντικότητα ολόκληρου αριθµού. Για παράδειγµα, το 3 ½ ψηφία έχει ένα επιπλέον ψηφίο µε βάρος Το 3Υ ψηφία έχει δύο επιπλέον ψηφία µε µέγιστη τιµή Πίνακας 2.4 Παραδείγµατα συµπληρωµατικών κωδικών (αρνητικής αλήθειας). Decimal number Natural binary Compementary binary BCD Compementary BCD 0 BIN DEC /16 1/ /16 2/ /16 3/ /16 4/ /16 5/ /16 6/ /16 7/ /16 8/ /16 9/ /16 10/ /16 11/ Η σχέση µετατροπής ενός DAC BCD είναι MV fs, όπου Μ είναι η κλασµατική τιµή BCD. Εκτός από τα bit τιµής, ένα κύκλωµα µετατροπής BCD µπορεί να δεχθεί ένα επιπλέον bit πολικότητας για µεταγωγή της πολικότητας εξόδου. Οι συµπληρωµατικοί κώδικες, όπως ο συµπληρωµατικός δυαδικός, είναι απλοί κώδικες στους οποίους λαµβάνεται το συµπληρωµατικό όλων των bit (κώδικες αρνητικής αλήθειας). Με άλλα λόγια, τα 1 και 0 ανταλλάσσονται αµοιβαία (Πίνακας 2.4). Οι λόγοι για τους οποίους τα DAC θέλουν συµπληρωµατικούς κώδικες εισόδου είναι ότι υπάρχουν µεταγωγικά εξαρτήµατα µεγάλης ακρίβειας, περιορισµοί χώρου και µικρότερο κόστος παραγωγής (για µερικούς κατασκευαστές). Σε διπολικές εφαρµογές, το MSB γίνεται το bit πρόσηµου και τα υπόλοιπα bit παριστάνουν την τιµή. Ένας δηµοφιλής δυαδικός ψηφιακός κώδικας είναι το συµπλήρωµα του 2, που σχηµατίζεται µε λήψη του συµπληρώµατος (συµπλήρωµα του 1), µε πρόσθεση 1 LSB και αγνοώντας οποιαδήποτε υπερχείλιση. Ένα MSB 0 12

13 σηµαίνει θετικό αριθµό, το 1 σηµαίνει αρνητικό αριθµό. Για παράδειγµα, ο αριθµός τριών bit συν πρόσηµο 0101 (+5), γίνεται αρνητικός λαµβάνοντας το συµπλήρωµα όλων των bit (1010) και µε πρόσθεση 1 LSB (1011). Όταν ελέγξουµε το αποτέλεσµα, αν αγνοήσουµε το µεταφερόµενο ψηφίο που υπερχειλίζει, θα έχουµε = Το συµπλήρωµα του 2 µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε δυαδικό DAC, αν το MSB συµπληρωθεί σε δυαδικό αριθµό offset (Πίνακας 2.5). Η διαδοχή τιµών σε δυαδικό offset είναι από όλα 0 σε µείον πλήρη κλίµακα (-FS) µέχρι όλα 1 σε(fs-1 LSB). Το αναλογικό µηδέν είναι σε Έτσι, η σχέση µετατροπής ενός µονοπολικού δυαδικού DAC µπορεί να γίνει συµπλήρωµα του 2 µε πρόσθεση στην έξοδο ενός σταθερού αρνητικού offset ίσου µε την µισή κλίµακα, ενίσχυση της εξόδου µε έναν παράγοντα2 και µε λήψη του συµπληρωµατικού του MSB. Στο σχήµα 2.2 φαίνεται η σχέση µετατροπής του δυαδικού offset. Αυτή εκφράζεται µε την σχέση: V o =V fs (2N-1), όπου V o είναι η τάση εξόδου και Ν είναι η κλασµατική τιµή του κώδικα δυαδικού offset εισόδου. Πίνακας 2.5 Παραδείγµατα κωδικών για θετικές και αρνητικές ποσότητες. Number Decimal positive reference Fraction negative reference Signal magnitude Two s complement Offset binary One s complement +7 +7/8-7/ /8-6/ /8-5/ /8-4/ /8-3/ /8-2/ /8-1/ (0000) (1000) /8 +1/ /8 +2/ /8 +3/ /8 +4/ /8 +5/ /8 +6/ /8 +7/ /8 +8/8 (1000) (0000) 13

14 Σχήµα 2.2 Ιδανική σχέση µετατροπής διπολικού DAC 4 bit. 3. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ Οι ειδικοί ενισχυτές που ονοµάζονται τελεστικοί (op. Amps.), χαρακτηρίζονται από την υψηλή αντίσταση εισόδου και χαµηλή αντίσταση εξόδου και µεταβλητή απολαβή τάσης η οποία µπορεί να ρυθµιστεί µε εξωτερικές αντιστάσεις. Περιληπτικά ο τελεστικός ενισχυτής είναι ένα µέρος ενός µετατροπέα D/A. Χρησιµοποιείται σαν ενισχυτής άθροισης του µετατροπέα. Η απολαβή ενός τελεστικού ενισχυτή ρυθµίζεται εύκολα µε την αναλογία των αντιστάσεων εισόδου και ανάδρασης. Το σύµβολο ενός op amp φαίνεται στο σχήµα.31. Ο τελεστικός ενισχυτής έχει δύο εισόδους. Η επάνω είσοδος ονοµάζεται αναστρέφουσα. Η αναστρέφουσα είσοδος συµβολίζεται µε το σύµβολο (-). Η άλλη είσοδος ονοµάζεται µη αναστρέφουσα και συµβολίζεται µε το σύµβολο (+). Η έξοδος του ενισχυτή φαίνεται δεξιά από το σύµβολο. 14

15 Σχήµα 3.1 Σύµβολο τελεστικού ενισχυτή. Οι τελεστικοί ενισχυτές δεν χρησιµοποιούνται σχεδόν ποτέ µόνοι τους. Τυπικά οι δύο αντιστάσεις τοποθετούνται όπως φαίνεται στο σχήµα 3.2 για να ρυθµίσουν την απολαβή τάσης του Τ.Ε. Η αντίσταση R in ονοµάζεται αντίσταση εισόδου και η αντίσταση R f ονοµάζεται αντίσταση ανάδρασης. Η απολαβή τάσης αυτού το ενισχυτή βρίσκεται χρησιµοποιώντας την απλή εξίσωση: Av=R f /R in 15

16 Σχήµα 3.2 Τελεστικός ενισχυτής µε είσοδο και αντιστάσεις ανάδρασης για την απολαβή. Η απολαβή τάσης του τελεστικού ενισχυτή µπορεί να αλλάξει, αλλάζοντας την αναλογία των αντιστάσεων εισόδου και ανάδρασης. Θα πρέπει να ξέρουµε πώς να ρυθµίσουµε την απολαβή του τελεστικού ενισχυτή χρησιµοποιώντας διαφορετικές τιµές για τις R in και R f. 4. ΕΝΑΣ ΒΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ D/A Ένας απλός D/A µετατροπέας φαίνεται στο σχήµα 4.1. Ο µετατροπέας είναι φτιαγµένος σε δύο τµήµατα. Το δίκτυο των αντιστάσεων, στα αριστερά, αποτελείται από τις αντιστάσεις R 1, R 2, R 3 και R 4. Ο ενισχυτής άθροισης, στα δεξιά, συγκροτείται από έναν τ.ε. και µια αντίσταση ανάδρασης. Η είσοδος (Vin) είναι 3V και τροφοδοτείται στους διακόπτες D,C,B και Α. Η τάση εξόδου (V o ) µετριέται από ένα βολτόµετρο. Παρατηρούµε ότι ο Τ.Ε. απαιτεί µια µάλλον ασυνήθιστη διπλή τροφοδοσία +10V και -10V. Με όλους τους διακόπτες στη GND (0Volt), όπως φαίνεται στο σχήµα 4.1, η τάση εισόδου στο σηµείο Α είναι 0V και η τάση εξόδου 0V. Αυτό ταιριάζει στην σειρά 1 του πίνακα 4.1. Υποθέτουµε ότι 16

17 µετακινούµε τον διακόπτη Α στη λογική θέση 1 (σχήµα 4.1). Η τάση εισόδου (3V) τροφοδοτείται στο Τ.Ε. Μετά υπολογίζουµε την απολαβή του ενισχυτή. Η απολαβή εξαρτάται από την αντίσταση ανάδρασης (R f ) η οποία είναι 10ΚΩ και από την αντίσταση εισόδου (R in ), η οποία είναι ίση µε την τιµή της R 1, δηλαδή 150ΚΩ. Χρησιµοποιώντας τον τύπο της απολαβής έχουµε: Av=R f /R in =10000/150000=0.066 Για να υπολογίσουµε την τάση εξόδου πολλαπλασιάζουµε την απολαβή µε την τάση εισόδου: V o =Av x V in =0.066 x 3 = 0.2V H τάση εξόδου λοιπόν είναι 0.2V όταν η είσοδος είναι ο δυαδικός Αυτό ικανοποιεί τις απαιτήσεις της σειράς 2 του πίνακα 4.1. Σχήµα 4.1 Κύκλωµα ενός D/A µετατροπέα. Ας τροφοδοτήσουµε τώρα µε δυαδικό 0010 τον D/A µετατροπέα στο σχήµα 4.1. Ο διακόπτης Β µετακινείται στη λογική θέση 1 τοποθετώντας τον Τ.Ε. µε 3V. Η απολαβή είναι: A v =R f /R in =10000/75000=0.133 Πολλαπλασιάζοντας την απολαβή µε την τάση εισόδου µας δίνει 0.4V. Τα 0.4V είναι η τάση εξόδου. Αυτό ικανοποιεί την σειρά 3 του πίνακα 4.1. Παρατηρούµε ότι για κάθε δυαδικό του πίνακα 4.1 η τάση εξόδου αυξάνεται κατά 0.2V. Αυτή η αύξηση οφείλεται στην αύξηση της απολαβής τάσης του Τ.Ε. όταν κλείνουν οι διακόπτες των διαφορετικών αντιστάσεων R 1, R 2, R 3, R 4. Εάν µόνο 17

18 η αντίσταση R 4 ήταν συνδεδεµένη, µε το κλείσιµο του διακόπτη D, η απολαβή θα ήταν: A v =R f /R in =10000/18700= H απολαβή πολλαπλασιάζετε µε την τάση εισόδου και δίνει στην έξοδο του τελεστικού ενισχυτή 1.6V. Αυτό απαιτεί η γραµµή 9 του πίνακα 4.1. Πίνακας 4.1 Digital Input D C B A Analog Output ( Volts ) Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Όταν όλοι οι διακόπτες είναι στη θέση 1, η έξοδος του Τ.Ε. είναι 3V γιατί η απολαβή του ενισχυτή γίνεται 1. Καµιά τάση εισόδου πάνω από τα όρια της τροφοδοσίας του Τ.Ε. (+10V) δεν θα χρησιµοποιηθεί. Περισσότερες δυαδικές θέσεις θα προστεθούν µε προσθήκη περισσότερων διακοπτών. Εάν προστεθεί στο σχήµα 4.1 ένας διακόπτης θέσης αξίας 16ς θα χρειαστεί µία αντίσταση µε τη µισή τιµή της αντίστασης R 4, δηλαδή 9350Ω. Η τιµή της αντίστασης ανάδρασης θα γίνει περίπου 5ΚΩ. Η είσοδος θα περιέχει ένα δυαδικό αριθµό 5-bit. Η έξοδος θα συνεχίσει να είναι αναλογική µεταβολή από 0 έως 3Volt. Ο βασικός µετατροπέας D/A που φαίνεται στο σχήµα 4.1 έχει δύο µειονεκτήµατα. Πρώτον παίρνει µεγάλη περιοχή τιµών για τις αντιστάσεις και δεύτερον είναι µικρής ακρίβειας. 18

19 5. ΜΟΝΑ Α ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ D/A ΜΕ ΣΚΑΛΑ R-2R ΚΑΙ ΙΑΚΟΠΤΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ CMOS Το δικτύωµα σκάλας R-2R έχει µια οµάδα αντιστάσεων σειράς R 12, R 23, R 34 κλπ µε τιµή R και µια οµάδα παράλληλων αντιστάσεων R 1, R 2, R 3 κλπ µε τιµή 2R. Οι διακόπτες βρίσκονται στη σειρά µε τα παράλληλα σκέλη και το ρεύµα σε κάθε σκέλος κατευθύνεται είτε στο σηµείο άθροισης του ενισχυτή (σε συµβατική γη) ή σε µια κοινή γραµµή που είναι γειωµένη. Σχήµα 5.1 Απλοποιηµένο κύκλωµα δυαδικού DAC 4 bit µε δικτύωµα σκάλας R-2R και διακόπτες CMOS σε λειτουργία κατεύθυνσης ρεύµατος. Η λειτουργία του δικτυώµατος R-2R µπορεί να γίνει κατανοητή αν κάνουµε την ανάλυση ανάποδα: I 4 =V 4 /R 4 Επειδή οι R 4 και R t είναι παράλληλες και ίσες, ο συνδυασµός τους δίνει την R 34. Έτσι θα είναι: V 3 = 2V 4 Ακόµη θα είναι R 3 =R 4. Το ρεύµα στην R 3 είναι: I 3 =2V 4 /R 3 =2V 4 /R 4 =2I 4 Επειδή είναι R 34 +(R t \\R 4 )=2R 34 =R 3, ο παράλληλος συνδυασµός αντίστασης σε γη από την V 3 είναι ίσος µε R 23 και V 2 =2V 3 =4V 4 19

20 Αν συνεχίσουµε µε τον τρόπο αυτό, θα έχουµε I=2I 2 =4I 3 =8I 4 =V ref /R 1 και V ref =2V 2 =4V 3 =8V 4 Έτσι, τα ρεύµατα στα παράλληλα σκέλη και οι τάσεις στους κόµβους σχηµατίζουν µια δυαδική πρόοδο. Είναι φανερό ότι η φύση αυτής της προόδου δεν επηρεάζεται από τον αριθµό των «κυττάρων είτε είναι 4, είτε 10 είτε 12. Τα ρεύµατα µε δυαδική στάθµιση Ι 1, Ι 2, Ι 3, και Ι 4, που κατευθύνονται από τους διακόπτες, συνεισφέρουν είτε στην τάση εξόδου µέσω του op amp είτε στο κοινό ρεύµα. Αν τα δυαδικά 1 κατευθύνον τα ρεύµατα στην γραµµή του σηµείου άθροισης και τα 0 κατευθύνουν τα ρεύµατα στην κοινή γραµµή άρα το ρεύµα στην κοινή γραµµή θα είναι το συµπλήρωµα του ρεύµατος στην γραµµή του σηµείου άθροισης. Σε διπολικές εφαρµογές το ρεύµα στην κοινή γραµµή χρησιµοποιείται αν συνδεθεί, αντί µε την γη, σε ένα δεύτερο σηµείο άθροισης op amp αντιστροφής. Στους διακόπτες CMOS, τα τρανζίστορ Q 1-2, Q 4-5 και Q 6-7 είναι µια οµάδα λογικών κυκλωµάτων αναστροφής. Τα τρανζίστορ Q 8-9 εκτελούν την αναλογική µεταγωγή. Το Q 3 δίνει θετική ανάδραση για να επιταχύνει την δράση της µεταγωγής. Επειδή οι τάσεις στα σηµεία Β και C έχουν αντίθετη φάση, τα τρανζίστορ µεταγωγής οδηγούνται εκτός φάσης: όταν είναι ανοικτό το Q 8, το Q 9 άγει. Σε µια πραγµατική σχεδίαση, πρέπει να εξετάσουµε την αντίσταση των διακοπτών (R on ) που φαίνεται σε σειρά µε την αντίσταση R i των παράλληλων αντιστάσεων. Αν η R on δεν µπορεί να αγνοηθεί σε σύγκριση µε την R i, ίσως το DAC που προκύπτει να µην είναι γραµµικό. Αυτό µπορεί να διορθωθεί αν η γεωµετρία του διακόπτη αναγκάζει την R on να αυξάνει, από σκέλος σε σκέλος, µε δυαδική πρόοδο. Επειδή τα ρεύµατα ελαττώνονται µε δυαδική πρόοδο, υπάρχει µία ίση πτώση τάσης στα άκρα όλων των R on, µε αποτέλεσµα µικρό µόνο σφάλµα κλίµακας. Το κύκλωµα του σχήµατος µπορεί να κατασκευασθεί ώστε να λειτουργεί από λογικές στάθµες TTL ή CMOS. Οι δίοδοι D 1 και D 2 προστατεύουν τους διακόπτες CMOS από την καταστροφή όταν εφαρµόζονται τάσεις αντίστροφης λογικής ή τάσεις σηµείου άθροισης (υπερτάσεις). Επειδή το κλάσµα της V ref που εµφανίζεται στα άκρα των πραγµατικών διακοπτών είναι αρκετά µικρό, το DAC µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε δύο τρόπους και για θετικές και για αρνητικές αναλογικές εισόδους σε εφαρµογές µε DAC 20

21 πολλαπλασιασµού. Ένα πλεονέκτηµα του CMOS είναι η µικρή ισχύς σε σταθερή κατάσταση. 6. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ DAC ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ Στην προηγούµενη παράγραφο αναφέρθηκε ότι η τάση εξόδου πλήρους κλίµακας ενός DAC (V fs ) εξαρτάται από το γινόµενο της τάσης αναφοράς επί την απολαβή µεταφοράς (στην περίπτωση DAC µε έξοδο ρεύµα, επί την διαγωγιµότητα). Έτσι, για δυαδικό DAC, η τάση εξόδου V o θα είναι: V o =GNV ref Όπου είναι: Ν= η κλασµατική τιµή του ψηφιακού κώδικα G= η απολαβή V ref = η εσωτερική ή εξωτερική τάση αναφοράς Επειδή η V o εξαρτάται από το γινόµενο των Ν και V ref, ένα DAC µπορεί να χρησιµοποιηθεί σαν κύκλωµα πολλαπλασιασµού δύο σηµάτων του ενός ψηφιακού και του άλλου αναλογικού. Μια συνηθισµένη εφαρµογή αυτής της λειτουργίας είναι στην ενίσχυση µεταβλητής απολαβής, όπου η απολαβή ενός αναλογικού σήµατος ελέγχεται από ψηφιακή είσοδο. Οι DAC διαφέρουν ως προς την καταλληλότητά τους για πολλαπλασιασµό. Ένα πλήρες DAC τεσσάρων τεταρτηµόριων µπορεί να πολλαπλασιάζει θετικούς ή αρνητικούς ψηφιακούς κώδικες µε θετικά ή αρνητικά αναλογικά σήµατα. Η έξοδος υπακούει και αυτή στους νόµους πολλαπλασιασµού, ως προς το πρόσηµο. Μερικά DAC έχουν περιορισµένη µόνο ικανότητα πολλαπλασιασµού, µε πρόβλεψη εισόδου αναφοράς µόνον µιας πολικότητας και ψηφιακή µονοπολική ή διπολική είσοδο. Αυτά είναι τα DAC πολλαπλασιασµού ενός ή δύο τεταρτηµόριων. Άλλα DAC έχουν εσωτερική αναφορά που λειτουργεί µόνιµα. Είναι τα DAC σταθερής αναφοράς που ίσως έχουν περιορισµένη περιοχή ελέγχου της απολαβής αλλά δεν µεταβάλλονται. 21

22 Σχήµα 6.1 Ιδανική σχέση πολλαπλασιασµού διπολικού DAC πολλαπλασιασµού 4 τεταρτηµόριων 4 bit. Αναλογική είσοδος και αναλογική έξοδος σαν συνάρτηση του ψηφιακού κώδικα. Οι κώδικες που χρησιµοποιούνται συχνότερα είναι ο δυαδικός, για µονοπολικές ψηφιακές εισόδους, και ο δυαδικός offset (και / ή συµπλήρωµα του 2) για µονοπολικές ψηφιακές εισόδους. Στο σχήµα 6.1 φαίνεται η δυνατή περιοχή απολαβών µε DAC πολλαπλασιασµού 4 bit. Γίνεται γραφική παράσταση της αναλογικής εξόδου και της αναλογικής εισόδου σαν συνάρτησης του ψηφιακού κώδικα εισόδου. Παρατηρούµε την ασυµµετρία που υπάρχει επειδή ο αριθµός των διαθέσιµων κωδικών είναι άρτιος. Ο επιπλέον κώδικας χρησιµοποιείται για µείον πλήρη κλίµακα, επειδή το MSB δηλώνει ότι έχει αρνητική πολικότητα. Όπως συµβαίνει µε τα αναλογικά κυκλώµατα πολλαπλασιαµού, τα DAC πολλαπλασιασµού µπορούν να χρησιµοποιηθούν για διαίρεση µε χρήση αρνητικής ανάδρασης. Αν η συνολική συνάρτηση µεταφοράς είναι θετική και δεν υπάρχει πρόσβαση στην εσωτερική κυκλωµατολογία, µπορεί να χρησιµοποιηθεί ένας εξωτερικός op amp αναστροφής. (Πρέπει να υπάρξει προσοχή για να εξασφαλιστεί η σταθερότητα του συστήµατος.) Όπως δείχνει το σχήµα 6.2 η διαδροµή ανάδρασης 22

23 γύρω από τον ενισχυτή Α1 είναι κλειστή µέσω του DAC πολλαπλασιασµού. Επειδή ο Α1 είναι ένας ενισχυτής µε µεγάλη απολαβή και πρέπει να διατηρεί τον ακροδέκτη του αρνητικής εισόδου κοντά στο µηδέν, θα πρέπει να ισχύουν οι παρακάτω συνθήκες. Έτσι θα είναι: V o = -V I / GN O όρος Ν µπορεί να έχει µόνο θετικές τιµές αλλά ο όρος V i µπορεί να είναι είτε θετικός είτε αρνητικός. Όπως συµβαίνει σε όλα τα κυκλώµατα διαίρεσης µε ανάδραση, τα σφάλµατα και ο χρόνος απόκρισης είναι αντίστροφα ανάλογα µε το Ν και γίνονται πολύ µεγάλα καθώς το Ν τείνει προς το µηδέν. Οι τιµές των V i και Ν πρέπει να είναι τέτοιες ώστε η V o ποτέ να µην είναι µεγαλύτερη από την τιµή της πλήρους κλίµακας. Οι δίοδοι από το σηµείο πρόσθεσης του ενισχυτή στη γη βοηθούν να αποφύγουµε το κλείδωµα (latchup). Το κύκλωµα απλοποιείται για λειτουργία ενός τεταρτηµόριου αν το κύκλωµα πολλαπλασιασµού ήδη έχει συνάρτηση µεταφοράς ανάστροφης και υπάρχει η αντίσταση ανάδρασης του op amp εξόδου. Σχήµα 6.2 Χρήση DAC πολλαπλασιασµού για διαίρεση. 23

24 7. ΒΑΣΙΚΟ ΠΑΡΑΛΛΗΛΟ DAC ΜΕ ΥΑ ΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ Τα βασικά στοιχεία ενός πλήρους DAC είναι η αναφορά, ένα δικτύωµα αντιστάσεων που θα δίνει µια οµάδα σταθµισµένων τάσεων, ρευµάτων ή απολαβών, µια οµάδα διακοπτών που να καθορίζουν ποια «bit» θα συνεισφέρουν στην έξοδο και ένα κύκλωµα µετατροπής που να δίνει έξοδο µε την επιθυµητή µορφή (τάσης ή ρεύµατος), στάθµη και σύνθετη αντίσταση. Επιπλέον, (πράγµα που δε φαίνεται), το κύκλωµα µετατροπής πρέπει να έχει ένα κύκλωµα οδήγησης των διακοπτών και λογική µετάφραση από την µορφή ψηφιακής εισόδου και στάθµης. Επειδή το σηµείο άθροισης του τελεστικού ενισχυτή βρίσκεται σε συµβατική τιµή, όταν κλείνει ένας διακόπτης στα άκρα της αντίστοιχης αντίστασης εµφανίζεται η τάση V ref. Αυτό αναγκάζει ένα ρεύµα V ref /R i να κινηθεί από το σηµείο άθροισης µέσα από την αντίσταση, τον διακόπτη και την αναφορά πίσω στην γη. Παρόµοια, κινούνται ρεύµατα από το σηµείο άθροισης το op amp µέσα από άλλα κυκλώµατα µε κλειστούς διακόπτες. Ο µόνος τρόπος που µπορούµε να έχουµε το άθροισµα αυτών των ρευµάτων είναι από την έξοδο µέσα από την αντίσταση ανάδρασης R o. Η τάση V o πρέπει να έχει ακριβώς την σωστή τιµή για να αναγκάσει να ισχύει η συνθήκη: V o /R o =V ref /R 1 + V ref /R 2 +V ref /R 3 + +V ref /R n Έτσι, η συνεισφορά του bit τάξης i στην έξοδο θα είναι: V o = V ref R o /R i Οι λόγοι αντιστάσεων R o /R i γίνονται ακριβώς οι ίδιοι µε τις συνεισφορές των bit, 2 -I Ενώ το κύκλωµα αυτό δείχνει την αρχή λειτουργίας, στην πράξη χρησιµοποιείται λίγο για κυκλώµατα µετατροπής µεσαίας ή µεγάλης διακριτικότητας (8 ή 12bit και περισσότερο). Είναι πολύ δύσκολο να πραγµατοποιηθεί αποδοτικά η µεγάλη περιοχή της απαιτούµενης αντίστασης. Επιπλέον, δίνει µεγάλο φορτίο στους διακόπτες, επειδή απαιτεί πολύ µεγάλο λόγο µεταξύ της αντίστασης διαρροής, όταν βρίσκεται σε κατάσταση OFF και της αντίστασης σειράς, όταν βρίσκεται σε κατάσταση ΟΝ. Το κύκλωµα έχει κακή δυναµική, επειδή επιβάλλει µεταβλητό φορτίο στο σηµείο άθροισης του op amp και στην αναφορά. Οι σταθερές χρόνου µεταγωγής είναι και αυτές µεταβλητές, πράγµα που προκαλεί «παράσιτα» (λανθασµένους ενδιάµεσους κώδικες που εµφανίζονται σαν παροδικές αιχµές) κατά την διάρκεια των µεταγωγών µεταξύ δύο γειτονικών κωδίκων που χρειάζονται να ανοίξει και να κλείσει µεγάλος αριθµός διακοπτών: π.χ. από σε

25 Τα κυκλώµατα που χρησιµοποιούνται σε σύγχρονα DAC, ενώ έχουν µεγάλη ποικιλία στις λεπτοµέρειες, σχεδόν όλα έχουν ωµικά δικτυώµατα εξασθένισης που δεν χρειάζονται λόγους πάνω από 8:1 και, στις περισσότερες περιπτώσεις, µόνο 2:1. Για να ελαχιστοποιηθούν τα δυναµικά σφάλµατα, τα ακριβώς σταθµισµένα ρεύµατα των bit είναι σταθερά και οι διακόπτες απλώς κατευθύνουν τα ρεύµατα από τον ένα προορισµό (σηµείο άθροισης) στον άλλο (γη). Επειδή δεν διακόπτεται η ροή του ρεύµατος, ελαχιστοποιούνται οι καθυστερήσεις και οι ενοχλήσεις από παροδικά φαινόµενα. 8. ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΣΤΑ DAC Το σφάλµα µηδενικού offset σε ένα DAC είναι το ποσό κατά το οποίο η έξοδός του διαφέρει από το µηδέν όταν σύµφωνα µε τον κώδικα εισόδου θα έπρεπε να είναι µηδέν. Αν η έξοδος ρυθµιστεί στην σωστή τιµή µηδέν, όλοι οι άλλοι κώδικες εξόδου θα µεταφράζονται µε την ίδια τιµή, (σχήµα 8.1 α ). Το σφάλµα απολαβής είναι το ποσό κατά το οποίο η περιοχή εξόδου (από τον περισσότερο αρνητικό κώδικα µέχρι τον περισσότερο θετικό) διαφέρει από την θεωρητική τιµή. Προκαλείται από συνολικά σφάλµατα λόγου αντιστάσεων και στα DAC σταθερής αναφοράς, από σφάλµατα αναφοράς (σχήµα 8.1β). Η περιοχή ρυθµίζεται για τιµή V fs (1-2 -n ) σε µονοπολικά δυαδικά DAC και για την τιµή 2V fs (1-2 -n ) σε διπολικά DAC. Το offset «µηδέν» των διπολικών DAC συνήθως ρυθµίζεται σε V fs. Σε µερικές περιπτώσεις, υπάρχει ξεχωριστή µικροµετρική ρύθµιση του MSB για να εξασφαλιστεί µηδενική έξοδος στην µηδενική τιµή του µέσου της κλίµακας. Οποιαδήποτε απόκλιση από µια «άριστη ευθεία» ονοµάζεται σφάλµα γραµµικότητας (σχήµα 8.1γ). Συνήθως δεν υπάρχει πρόβλεψη για εξωτερική µικροµετρική ρύθµιση των σφαλµάτων γραµµικότητας. Υπάρχουν δύο είδη σφαλµάτων γραµµικότητας. Το ένα είναι η διαφορετική µη γραµµικότητα, που προκαλείται από διαφορές στο µέγεθος των bit. Οδηγεί σε σφάλµατα διαφορετικού µεγέθους όταν τα bit αθροίζονται σε διάφορους συνδυασµούς. 25

26 Σχήµα 8.1 Σφάλµατα µετατροπής d/a α) µηδενικού offset β) συντελεστή κλίµακας γ) µη γραµµικότητας δ) µη µονότονης συµπεριφοράς Θεωρητικά, κάθε βήµα από τον ένα κώδικα στον επόµενο, σε αυξήσεις LSB, θα έπρεπε να είναι ίσο µε 1 LSB. Απόκλιση στο µέγεθος του βήµατος από την τιµή αυτή ονοµάζεται σφάλµα διαφορικής γραµµικότητας. Αν σε ορισµένες µεταβάσεις κατάστασης που έχουν ταυτόχρονη µεγαγωγή µεγάλου αριθµού bit η διαφορική γραµµικότητα είναι µεγαλύτερη από 1 LSB και έχει την κατάλληλη πολικότητα, µια αύξηση της ψηφιακής εισόδου στην πραγµατικότητα θα έχει ως αποτέλεσµα µια ελάττωση της αναλογικής εξόδου. Η απόκλιση από την αναµενόµενη µονότονη απόκριση είναι γνωστή ως µη µονοτονία (σχήµα 8.1δ). Εκτός από το ότι από την φύση της είναι ανακριβής, η µη µονότονη συµπεριφορά είναι απαράδεκτη σε πολλές εφαρµογές όπως σε 26

27 οθόνες απεικόνισης, σε συστήµατα ελέγχου και σε κυκλώµατα µετατροπής a/d που χρησιµοποιούν DAC. Οι µη γραµµικοί ενισχυτές και οι αντιστάσεις ανάδρασης µπορεί να εισάγουν µια µη γραµµικότητα περισσότερο συµβατικού τύπου, την ολοκληρωµένη µη γραµµικότητα. Ακόµη και αν όλες οι τιµές των bit είναι ξεχωριστά τέλεια ακριβείς, µπορεί το άθροισµά τους να µην είναι ακριβές. Σε µερικές περιπτώσεις το µεταβαλλόµενο φορτίο που εµφανίζεται από την σύνθετη αντίσταση εξόδου ενός DAC µε έξοδο ρεύµα ή απολαβή, στην τάση offset του op amp εξόδου µπορεί και αυτό να εισάγει φανερά σφάλµατα γραµµικότητας. 9. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΑ DAC Οι ιδιότητες του κυκλώµατος µετατροπής µεταβάλλονται µε την θερµοκρασία. Ένα κύκλωµα µετατροπής που έχει συνολικό σφάλµα µέχρι +1/2 σε 25 0 C και άρα έχει ακρίβεια που είναι συµβατή µε την διακριτικότητά του, ίσως παρουσιάζει µεγάλα σφάλµατα σε θερµοκρασίες που είναι κοντά στις ακραίες τιµές της επιτρεπόµενης περιοχής. Οι τιµές αντίστασης µεταβάλλονται µε την θερµοκρασία. Οι λόγοι αντιστάσεων µεταβάλλονται, σε µικρότερο βαθµό, µε την θερµοκρασία. Οι τάσεις αναφοράς και τα ρεύµατα πόλωσης του op amp και η τάση offset αποκλίνουν µε την θερµοκρασία. Οι αντιστάσεις και οι διαρροές των µεταγωγικών διακοπτών αποκλίνουν µε την θερµοκρασία. Σαν αποτέλεσµα περιµένουµε να µεταβάλλονται µε την θερµοκρασία το offset, η απολαβή και τα σχετικά βάρη των bit (άρα και η µη γραµµικότητα). Ο θερµοσιακός συντελεστής (Temperature Coefficient, TC) ή συντελεστής θερµοκρασίας, ορίζεται ότι δείχνει την µέγιστη µεταβολή µιας παραµέτρου σε δεδοµένη περιοχή θερµοκρασιών. Οι συντελεστές αυτοί, όταν επαληθεύονται από τον κατασκευαστή, ελέγχονται σε δύο ή τρία (µερικές φορές περισσότερο), σηµεία της περιοχής. Εκτός από την περίπτωση που µια συγκεκριµένη παράµετρος που εξαρτάται από την θερµοκρασία είναι γνωστό ότι έχει αναλογική εξάρτηση από την θερµοκρασία, η παρουσία συντελεστή θερµοκρασίας στα φύλλα προδιαγραφών δεν σηµαίνει απαραίτητα ότι µπορεί να εφαρµοστεί για µικρές µεταβολές της θερµοκρασίας σε οποιοδήποτε αυθαίρετο τµήµα της περιοχής θερµοκρασιών. Οι συντελεστές θερµοκρασίας συνήθως ορίζονται για σφάλµατα offset, απολαβής και διαφορικής γραµµικότητας. Η σηµασία της απόκλισης εξαρτάται και από την τιµή της και από την εφαρµογή. Για παράδειγµα, αν χρησιµοποιηθεί ένα DAC 12 bit για απεικόνιση 27

28 σε παλµογράφο, ίσως δεν έχουν σηµασία µερικά bit του offset (θέση) ή της απολαβής (µέγεθος). Όµως, η υπερβολική διαφορική µη γραµµικότητα ή µη µονοτονία µπορούν να παραµορφώσουν αισθητά το σχήµα στην οθόνη. 10. ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΤΩΝ DAC Στον πίνακα 10.1 δίνεται µια περίληψη των όρων που χρησιµοποιούνται συνήθως για να χαρακτηρίσουν την απόδοση των DAC. Πίνακας 10.1 Ορισµοί σε µονάδες Μετατροπής DAC Αβεβαιότητα ή Σφάλµα Κβάντισης: Το αναλογικό συνεχές µέσο διαχωρίζεται σε 2 n διακριτές περιοχές για επεξεργασίας n bit. Όλες οι αναλογικές τιµές σε µια δεδοµένη περιοχή εξόδου (ενός DAC) παριστάνονται µε τον ίδιο ψηφιακό κώδικα, που συνήθως καθορίζεται στην ονοµαστική τιµή του µέσου της κλίµακας. Για εφαρµογές στις οποίες πρέπει να επιστρέψουµε σε συνεχές µέσο, υπάρχει µια ενδογενής αβεβαιότητα κβάντισης +1/2 LSB, (λόγω περιορισµένης διακριτικότητας), εκτός από τα πραγµατικά σφάλµατα µετατροπής. Σε εφαρµογές όπου θέλουµε διακριτές τιµές εξόδου (π.χ. τροφοδοτικά που ελέγχονται ψηφιακά ή απολαβές που ελέγχονται ψηφιακά) τα παραπάνω δεν είναι σηµαντικά. Απολαβή: Η τιµή του συντελεστή αναλογίας που δίνει τη σχέση κανονικής µετατροπής σε ένα κύκλωµα µετατροπής. Απόλυτη ακρίβεια: Η διαφορά µεταξύ της πραγµατικής αναλογικής εξόδου και της εξόδου που αναµένουµε όταν στην µονάδα µετατροπής εφαρµόζεται ένας συγκεκριµένος ψηφιακός κώδικας. Οι πηγές σφαλµάτων είναι, µεταξύ άλλων, η απολαβή, η θέση του µηδενός (offset), η γραµµικότητα και ο θόρυβος. Το σφάλµα συνήθως συµπίπτει µε την διακριτικότητα π.χ. µικρότερο από 2 -(n+1) ή ½ του LSB σε πλήρη κλίµακα. Σε µερικές εφαρµογές, όµως, η ακρίβεια µπορεί να είναι πολύ καλύτερη από την διακριτικότητα. Για παράδειγµα, ένα τροφοδοτικό αναφοράς µε µόνο 16 διακριτές στάθµες που έχουν επιλεγεί ψηφιακά έχει διακριτικότητα 4 bit (1/4). Η ακρίβειά του, όµως, µπορεί να είναι µέχρι το 0.01% κάθε ιδανικής τιµής. Θα πρέπει να γίνονται µετρήσεις της απόλυτης ακρίβειας σε τυποποιηµένες 28

29 συνθήκες µε πηγές και όργανα που διαβάζονται σύµφωνα µε πρότυπο που είναι αναγνωρισµένο διεθνώς. Αρχές Ρύθµισης του Μηδέν και της Απολαβής: Η έξοδος ενός µονοπολικού DAC µπαίνει σε µηδέν Volt στην συνθήκη όπου όλα τα bit είναι σε κατάσταση OFF. Η απολαβή µπαίνει σε DA (1-2 -n ) µε όλα τα bit σε κατάσταση ΟΝ. Το «µηδέν» ενός διπολικού DAC µε δυαδικό offset (συµπλήρωµα του 2) µπαίνει σε FS µε όλα τα bit σε κατάσταση OFF. Η απολαβή µπαίνει σε +FS µε όλα τα bit σε κατάσταση OFF. Γραµµικότητα: Το σφάλµα γραµµικότητας κυκλώµατος µετατροπής (ονοµάζεται και ολοκληρωµένη µη γραµµικότητα) σε ποσοστό (%) ή σε µέρη ανά εκατοµµύριο της περιοχής πλήρους κλίµακας ή σε (υπο)πολλαπλάσια του 1LSB είναι µια απόκλιση των αναλογικών τιµών, σε γραφική παράσταση της µετρούµενης σχέσης µετατροπής, από την ευθεία γραµµή. Η ευθεία µπορεί να είναι η «άριστη ευθεία» που προσδιορίζεται εµπειρικά µε τροποποίηση της απολαβής και / ή του offset έτσι ώστε να ισοσταθµιστούν οι θετικές ή οι αρνητικές αποκλίσεις της πραγµατική χαρακτηριστικής µεταφοράς από αυτήν την ευθεία. Μπορεί να είναι και ευθεία που διέρχεται από τα ακραία σηµεία της χαρακτηριστικής µεταφοράς αφού αυτά θα έχουν ρυθµιστεί («γραµµικότητα ακραίων σηµείων»). Η δεύτερη είναι και συντηρητική και ευκολότερη να µετρηθεί και είναι όµοια µε το σφάλµα σχετικής ακρίβειας. Σε µια συγκεκριµένη συσκευή του εµπορίου πρέπει να διευκρινιστεί ποιος ορισµός χρησιµοποιείται. Για DAC πολλαπλασιασµού, µε τον ίδιο τρόπο όπως στα κυκλώµατα πολλαπλασιασµού ορίζεται το αναλογικό σφάλµα γραµµικότητας για συγκεκριµένο ψηφιακό κώδικα. Είναι η απόκλιση από την «άριστη ευθεία» της γραφικής παράστασης της αναλογικής απόκρισης εξόδου εισόδου. Παρ όλα αυτά, DAC πολλαπλασιασµού µε συγκεκριµένη µη γραµµική συνάρτηση (π.χ. DAC συστολής µε µεταβλητή απολαβή) µπορεί να έχουν ορισµένη γραµµικότητα σε τµήµατα της απόκρισης. Η µη γραµµικότητα «σε βήµατα» αποτελείται από αποκλίσεις µεγέθους βήµατος από την ιδανική περίπτωση µέσα σε όρια χορδής που είναι µια οµάδα βηµάτων µε γραµµική σχέση στην συνάρτηση µεταφοράς. DAC Τεσσάρων Τεταρτηµόριων: Το DAC πολλαπλασιασµού στο οποίο και το σήµα αναφοράς και ο αριθµός που παριστάνεται µε την ψηφιακή είσοδο είναι µεταβλητά και µπορεί να έχουν είτε θετική είτε αρνητική 29

30 πολικότητα. Το κύκλωµα πολλαπλασιασµού τεσσάρων τεταρτηµόριων πρέπει να υπακούει στους κανόνες πολλαπλασιασµού µε αλγεβρικό πρόσηµο. DAC Πολλαπλασιασµού: Το DAC πολλαπλασιασµού διαφέρει από το DAC σταθερής αναφοράς στο ότι έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί µε µεταβλητά σήµατα αναφοράς (ή σήµατα ac). Το σήµα εξόδου ενός τέτοιου DAC είναι ανάλογο µε το γινόµενο της αναλογικής τάσης εισόδου επί το κλασµατικό ισοδύναµο του ψηφιακού αριθµού εισόδου. (Βλ. DAC Τεσσάρων τεταρτηµόριων). ιακριτικότητα: Ένα δυαδικό κύκλωµα µετατροπής των n bit πρέπει να δίνει 2 n διακριτές και διαφορετικές αναλογικές τιµές εξόδου που αντιστοιχούν σε µια οµάδα δυαδικών λέξεων των n bit. Λέµε ότι ένα κύκλωµα µετατροπής που ικανοποιεί αυτό το κριτήριο έχει διακριτικότητα n bit. Η µικρότερη µεταβολή εξόδου που µπορεί να αναλυθεί είναι 2 - n της περιοχής πλήρους κλίµακας. ιαφορική γραµµικότητα: ύο οποιοδήποτε γειτονικοί ψηφιακοί κώδικες θα πρέπει να καταλήγουν σε µετρούµενες τιµές εξόδου που έχουν απόσταση ακριβώς 1 LSB (2 -n πλήρους κλίµακας για κύκλωµα µετατροπής n bit). Οποιαδήποτε απόκλιση του µετρούµενου «βήµατος» από την ιδανική διαφορά ονοµάζεται διαφορική µη γραµµικότητα και εκφράζεται σε (υπο)πολλαπλάσια του 1LSB. Αρνητική διαφορική µη γραµµικότητα µεγαλύτερη από το 1LSB µπορεί να οδηγήσει σε µη µονότονη απόκριση του DAC. ιέλευση: Η όχι επιθυµητή σύζευξη σήµατος σε µεταγωγικούς διακόπτες ή άλλες συσκευές που υποτίθεται ότι διακόπτουν ή παρέχουν αποµόνωση. Η διέλευση προσδιορίζεται µε πολλούς τρόπους µε ποσοστό (%) µέρη ανά εκατοµµύριο, κλάσµα του 1 LSB ή κλάσµα του 1V µε συγκεκριµένη είσοδο σε συγκεκριµένη συχνότητα. ιπολικό offset: Τα περισσότερα κυκλώµατα µετατροπής, αντί να παρέχουν αρνητικά ρεύµατα που αντιστοιχούν σε αρνητικούς αριθµούς, χρησιµοποιούν µονοπολικό DAC. Η έξοδός του έχει offset, (µηδενισµό). Το ½ της περιοχής πλήρους κλίµακας (1 MSB). Για καλύτερα αποτελέσµατα, η τάση ή το ρεύµα offset προέρχεται από την ίδια τροφοδοσία αναφοράς που καθορίζει την απολαβή του κυκλώµατος µετατροπής. Αυτό περιορίζει και την επίδραση της αφαίρεσης στην παρέκκλιση του σηµείου του µηδενός του κυκλώµατος µετατροπής. 30

31 Ευαισθησία Τροφοδοσίας: Η ευαισθησία κυκλώµατος µετατροπής σε µεταβολές των τάσεων τροφοδοσίας σε ποσοστό της µεταβολής πλήρους κλίµακας της αναλογικής τιµής εξόδου (ή σε κλάσµα του 1 LSB) για µεταβολή 1% του dc στην τροφοδοσία, για παράδειγµα 0.05% v s Η ευαισθησία τροφοδοσίας µπορεί να δοθεί και σε σχέση µε µια συγκεκριµένη µετατόπιση dc της τροφοδοσίας. Ένα κύκλωµα µετατροπής θεωρείται «καλό» αν η µεταβολή ανάγνωσης σε πλήρη κλίµακα δεν ξεπερνά το + ½ LSB για µεταβολή 3% στην τροφοδοσία. Για κυκλώµατα µετατροπής που είναι σχεδιασµένα για λειτουργία µε µπαταρία χρειάζονται ακόµη µεγαλύτερες προδιαγραφές. Θερµοκρασιακός Συντελεστής Απολαβής: Επηρεάζει από δύο παράγοντες. Σε κυκλώµατα µετατροπής σταθερής αναφοράς, η πηγή αναφοράς µεταβάλλεται µε την θερµοκρασία. Αυτή η διακύµανση προστίθεται στην εσωτερική ευαισθησία θερµοκρασίας, σε όλα τα DAC των µεταγωγικών διακοπών, των κυκλωµάτων αναφοράς και των αντιστάσεων περιοχής κλίµακας. Θερµοκρασιακός Συντελεστής Γραµµικότητας: Η ευαισθησία της γραµµικότητας («ολοκληρωµένης» και / ή διαφορικής γραµµικότητας), σε µια συγκεκριµένη περιοχή. Η µονότονη συµπεριφορά απαιτεί η αρνητική διαφορική µη γραµµικότητα να είναι µικρότερη από 1LSB σε οποιαδήποτε θερµοκρασία στην περιοχή που ενδιαφέρει. Ο διαφορικός θερµοκρασιακός συντελεστής µη γραµµικότητας µπορεί να εκφραστεί σαν λόγος, σαν µέγιστη µεταβολή σε µια περιοχή θερµοκρασιών και / ή σαν πρόταση ότι η συσκευή είναι µονότονη στην συγκεκριµένη περιοχή θερµοκρασιών. Θερµοκρασιακός Συντελεστής Μονοπολικού Μηδενός: Η σταθερότητα θερµοκρασίας σε ένα µονοπολικό DAC σταθερής αναφοράς επηρεάζεται κυρίως από διαρροή ρεύµατος (σε DAC εξόδου ρεύµατος) και από την τάση offset και από το ρεύµα πόλωσης του op amp εξόδου (σε DAC εξόδου τάσης). Θερµοκρασιακός Συντελεστής offset (Μηδενισµού): Ο συντελεστής θερµοκρασίας του σηµείου όλοι οι διακόπτες του DAC σε κατάσταση OFF (αρνητική πλήρης κλίµακα) ενός διπολικού κυκλώµατος µετατροπής εξαρτάται από τρεις κύριους παράγοντες από τον συντελεστή θερµοκρασίας της πηγής αναφοράς, από την σταθερότητα σε µηδενική τάση του ενισχυτή εξόδου και από την ικανότητα ανεύρεσης ίχνους 31

32 των διπολικών τρανζίστορ offset και των αντιστάσεων της κλίµακας. Λιγότερο Σηµαντικό Bit (LSB): Το bit µε την µικρότερη τιµή, ή βάρος. Το αναλογικό βάρος του σε σχέση µε την πλήρη κλίµακα, είναι 2 -n, όπου n ο αριθµός των δυαδικών ψηφίων. Παριστάνει την µικρότερη αναλογική µεταβολή που µπορεί να αναλυθεί από ένα κύκλωµα µετατροπής µε n bit. Μέγιστος θόρυβος και Θόρυβος RMS: Ο µέγιστος θόρυβος είναι η τιµή της µεγαλύτερης αναµενόµενης απόκλισης θορύβου µέσα στο πλάτος ζώνης συχνοτήτων εξόδου του DAC. Σε θόρυβο Gauss αναµένονται κορυφές θορύβου µεγαλύτερες από τέσσερις φορές την τιµή RMS µόνο σε 63x10-6 του χρόνου. Μεγάλες εξάρσεις που έχουν µπει στην συσκευή από άλλα σηµεία του συστήµατος έχουν µικρή επίδραση στην τιµή RMS που µπορούν, όµως, να είναι αισθητά µεγαλύτερες σε τιµή (και επίδραση). Μονοτονία: Λέµε ότι ένα DAC είναι µονότονο αν η έξοδος είτε αυξάνει, είτε παραµένει σταθερή καθώς αυξάνει η ψηφιακή είσοδος. Το γεγονός αυτό έχει σαν αποτέλεσµα ότι η έξοδος είναι πάντοτε µονοσήµαντη συνάρτηση της εξόδου. Ο ορισµός µονότονη, (σε µια συγκεκριµένη περιοχή θερµοκρασιών) µερικές φορές αντικαθίσταται µε τον ορισµό της διαφορικής µη γραµµικότητας. Όταν σε ένα DAC χρησιµοποιηθεί όχι µονότονο DAC µπορεί να έχουµε χαµένους κώδικες. Περιοχή Τάσης Συµβατότητας: Σε ένα DAC µε έξοδο ρεύµατος, η µέγιστη περιοχή τάσεων στον ακροδέκτη εξόδου για την οποία η συσκευή δίνει τις χαρακτηριστικές καµπύλες ρεύµατος εξόδου των προδιαγραφών. Περισσότερο σηµαντικό Ψηφίο (MSB): Το bit που έχει σχέση την µεγαλύτερη τιµή, ή βάρος. Το αναλογικό βάρος του, σε σχέση µε την περιοχή πλήρους κλίµακας του DAC είναι ½. Σε διπολικά DAC το MSB δείχνει την πολικότητα του αριθµού που παριστάνεται µε τα υπόλοιπα bit. Συντελεστής θερµοκρασίας (Tempco, TC) ή Θερµοκρασιακός Συντελεστής: Η µεταβολή της παραµέτρου διά της αντίστοιχης µεταβολής θερµοκρασίας. Γενικά, η αστάθεια θερµοκρασίας εκφράζεται σε ποσοστό (%) ανά βαθµό Κελσίου, σε µέρη ανά εκατοµµύριο ανά βαθµό Κελσίου, σε κλάσµα του 1 LSB ανά βαθµό Κελσίου ή σαν µεταβολή µιας παραµέτρου σε µια συγκεκριµένη περιοχή θερµοκρασιών. Συνήθως οι µετρήσεις γίνονται σε 32

33 θερµοκρασία δωµατίου και στις ακραίες τιµές της συγκεκριµένης περιοχής. Οι παράµετροι που ενδιαφέρουν είναι η απολαβή, η γραµµικότητα, το offset (διπολικό) και το µηδέν. Τα τελευταία τρία εκφράζονται σε ποσοστό ή µέρη ανά εκατοµµύριο της περιοχής πλήρους κλίµακας (FSR) ανά βαθµό Κελσίου. Σχετική ακρίβεια: Η απόκλιση της αναλογικής τιµής σε οποιονδήποτε κώδικα, (σχετικά µε την πλήρη αναλογική περιοχή των χαρακτηριστικών καµπύλων µεταφοράς της συσκευής) από την θεωρητική της τιµή, (σε σχέση µε την ίδια περιοχή) αφού γίνει η ρύθµιση της περιοχής πλήρους κλίµακας (Full Scale Range, FSR). Εκφράζεται σε ποσοστό (%) σε µέρη ανά εκατοµµύριο (ppm) ή σε κλάσµα του LSB. Επειδή οι διακριτές αναλογικές τιµές που αντιστοιχούν στις ψηφιακές τιµές εισόδου βρίσκονται σε ευθεία γραµµή, ένα σφάλµα σχετικής ακρίβειας µπορεί να ερµηνευτεί σαν µέτρο µη γραµµικότητας (βλ. Γραµµικότητα). Ταχύτητα Μεταβολής: Ο περιορισµός της µέγιστης ταχύτητας µεταβολής που επιβάλλεται από ένα βασικό περιορισµό του κυκλώµατος, όπως είναι το περιορισµένο ρεύµα που υπάρχει για φόρτιση πυκνωτή. Η ταχύτητα µεταβολής ενός DAC µε έξοδο τάσης είναι συνήθως ίδια µε την ταχύτητα µεταβολής του οp amp εξόδου. Χρόνος Ηρεµίας: Ο χρόνος που χρειάζεται, µετά από µια προδιαγραµµένη µεταβολή των ψηφιακών πληροφοριών, ώστε η έξοδος ενός DAC να φθάσει και να παραµείνει µέσα σε ένα συγκεκριµένο κλάσµα (συνήθως +1/2 LSB της τελικής τιµής. Οι συνηθισµένες προδιαγραµµένες µεταβολές είναι η πλήρης κλίµακα, το 1 MSB και το 1 LSB σε πρωτεύουσα µεταφορά ψηφίου, (major carry), (για παράδειγµα, από σε ). Ο χρόνος ηρεµίας των DAC µε έξοδο ρεύµατος είναι αρκετά µικρός. Σε ένα DAC µε έξοδο τάσης το µεγαλύτερο τµήµα του χρόνου ηρεµίας οφείλεται συνήθως στον χρόνο ηρεµίας του op amp εξόδου. Χρόνος µεταγωγής: Ο χρόνος που χρειάζεται για να αλλάξει ένας διακόπτης από µια κατάσταση σε άλλη, (χρόνος καθυστέρησης συν χρόνος ανόδου από το 10 στο 90%. εν περιλαµβάνει τον χρόνο ηρεµίας. 33

34 ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ Β. ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΨΗΦΙΑΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ένας µετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό είναι ένας ειδικός τύπος κωδικοποιητή. Ένα βασικό µπλοκ διάγραµµα ενός µετατροπέα A/D φαίνεται στο σχήµα (1.1). Σχήµα 1.1 Block διάγραµµα ενός A/D µετατροπέα. Η είσοδος είναι µια µεταβλητή τάση από 0 έως 3V. Η έξοδος του µετατροπέα A/D είναι σε δυαδικό σύστηµα. Ο A/D µετατροπέας µεταφράζει την αναλογική τάση σε δυαδικό αριθµό 4- bit. Όπως και µε άλλους κωδικοποιητές είναι απαραίτητο να καθορίσουµε τις αναµενόµενες εισόδους και εξόδους. Ο πίνακας (1.1) είναι ο πίνακας αληθείας και δείχνει πως θα δουλέψει ο A/D µετατροπέας. Η γραµµή 1 του πίνακα δείχνει ότι έχουµε 0V στην είσοδο του µετατροπέα και η έξοδος είναι Η γραµµή 2 δείχνει στην είσοδο 0.2V και η έξοδος είναι Παρατηρούµε ότι κάθε αύξηση τάσης κατά 0.2V αυξάνει τη δυαδική µέτρηση κατά 1. 34

35 Τέλος η γραµµή 16 δείχνει ότι όταν στην είσοδο έχουµε µέγιστη τάση 3V η έξοδος είναι Πίνακας 1.1 Πίνακας αληθείας για µετατροπή A/D Analog Input (Volts) Binary Output 8s 4s 2s 1s D C B A Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Σειρά Παρατηρούµε ότι ο πίνακας αληθείας (1.1) είναι αντίστροφος µε τον πίνακα (4.1) του µετατροπέα D/A. Οι είσοδοι και οι έξοδοι έχουν αναστραφεί. Ο πίνακας αληθείας του µετατροπέα A/D φαίνεται απλός. Τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα όµως, τα οποία αντιστοιχούν στον πίνακα αληθείας είναι πιο πολύπλοκα. Ένας τύπος µετατροπέα A/D είναι σχεδιασµένος στο σχήµα (1.2). Ένας µετατροπέας A/D περιέχει έναν συγκριτή τάσης, µια πύλη AND, έναν µετρητή BCD και έναν µετατροπέα D/A. Όλα τα τµήµατα του µετατροπέα A/D είναι γνωστά εκτός από το συγκριτή. 35

36 Σχήµα 1.2 Block διάγραµµα ενός µετρητή τύπου ramp A/D µετατροπέα. Η αναλογική τάση τροφοδοτείται στα αριστερά στο σχήµα (1.2). Ο συγκριτής ελέγχει την τάση που έρχεται από τον µετατροπέα D/A. Εάν η αναλογική τάση εισόδου στην Α είναι µεγαλύτερη από την τάση στην είσοδο Β του συγκριτή, το clock επιτρέπεται να αυξήσει την µέτρηση του BCD µετρητή. Η µέτρηση αυξάνεται µέχρι η τάση ανάδρασης από τον µετατροπέα D/A να γίνει µεγαλύτερη από την τάση της αναλογικής εισόδου. Σ αυτό το σηµείο ο συγκριτής εµποδίζει τον µετρητή από το να κάνει µεγαλύτερη µέτρηση. Υποθέτουµε ότι η είσοδος της αναλογικής τάσης είναι 2V. Σύµφωνα µε τον πίνακα 1.1 ο δυαδικός µετρητής αυξάνει τη µέτρηση του σε 1010 πριν σταµατήσει. Ο µετρητής µηδενίζεται σε δυαδικό 0000 και αρχίζει ξανά να µετράει. Περισσότερες λεπτοµέρειες για τον A/D µετατροπέα δίνονται στο σχήµα (1.2). Ας υποθέσουµε ότι υπάρχει λογικό 1 στο σηµείο Χ της εξόδου του συγκριτή. Ο BCD µετρητής ξεκινά από το δυαδικό Υπάρχουν 0.55V στην αναλογική είσοδο. Το λογικό 1 στο σηµείο Χ ενεργοποιεί την πύλη AND και ο πρώτος παλµός από το clock εµφανίζεται στην είσοδο του CLK του BCD µετρητή. Ο µετρητής δείχνει την µέτρηση Το 0001 απεικονίζεται στους 36

37 ενδείκτες δεξιά στο σχήµα (1.2). Το 0001 τροφοδοτείται στον D/A µετατροπέα. Ακολουθώντας τον πίνακα 4.1 ο δυαδικός αριθµός 0001 παράγει 0.2V στην έξοδο του D/A µετατροπέα. Τα 0.2V τροφοδοτούνται πίσω στην είσοδο Β του συγκριτή. Ο συγκριτής ελέγχει τις εισόδους του. Η Α είσοδος είναι υψηλότερη σε δυναµικό (0.55V µεγαλύτερο από 0.2V) και ο συγκριτής τοποθετεί την έξοδο σε λογικό 1. Το 1 ενεργοποιεί την πύλη AND η οποία αφήνει τον επόµενο παλµό να περάσει από τον µετρητή. Ο µετρητής αυξάνει την µέτρηση του κατά 1. Η µέτρηση τώρα είναι Το 0010 τροφοδοτείται πίσω στον µετατροπέα D/A. Ακολουθώντας τον πίνακα 4.1 η είσοδος 0010 παράγει 0.4V στην έξοδο. Τα 0.4V τροφοδοτούνται πίσω στην είσοδο Β του συγκριτή. Ο συγκριτής ελέγχει ξανά την είσοδο Β µε την είσοδο Α. Η είσοδος Α συνεχίζει να είναι µεγαλύτερη (0.55V µεγαλύτερο από τα 0.4V). Ο συγκριτής τοποθετεί την έξοδό του σε λογικό 1. Η πύλη AND ενεργοποιείται και αφήνει τον επόµενο παλµό χρονισµού να φθάσει στον µετρητή. Ο µετρητής αυξάνει τη µέτρησή του σε δυαδικό Το 0011 τροφοδοτείται πίσω στον D/A µετατροπέα. Σύµφωνα µε τον πίνακα 4.1 η 0011 είσοδος παράγει 0.6V τάση εξόδου. Τα 0.6V τροφοδοτούνται πίσω στην Β είσοδο του συγκριτή. Ο συγκριτής ελέγχει την είσοδο Α µε την είσοδο Β. Για πρώτη φορά η είσοδος Β είναι µεγαλύτερη από την είσοδο Α. Ο συγκριτής τοποθετεί την έξοδό του στο λογικό 0. Το λογικό 0 απενεργοποιεί την πύλη AND. Κανένας παλµός χρονισµού δεν µπορεί να φθάσει στο µετρητή. Ο µετρητής σταµάτησε στο δυαδικό Ο δυαδικός 0011 πρέπει να ισούται 0.55V. Μια µατιά στη γραµµή4 του πίνακα 1.1 δείχνει ότι 0.6V δίνουν ένδειξη του δυαδικού Ο µετατροπέας αυτός A/D έχει εργαστεί σύµφωνα µε τον πίνακα αληθείας. Εάν η είσοδος αναλογικής τάσης είναι 1.2V ο δυαδικός αριθµός στην έξοδο θα είναι 0110 σύµφωνα µε τον πίνακα 1.1. Ο µετρητής θα πρέπει να µετρήσει από το δυαδικό 0000 έως το 0110 πριν τον σταµατήσει ο συγκριτής. Εάν η αναλογική τάση εισόδου ήταν 2.8V η δυαδική έξοδος θα γινόταν 1110 και ο µετρητής θα έπρεπε να µετρήσει από το δυαδικό 0000 έως το 1110 πριν τον σταµατήσει ο συγκριτής. Παρατηρούµε ότι παίρνει αρκετό χρόνο για τη µετατροπή της αναλογικής τάσης σε δυαδική έξοδο. Όµως στις περισσότερες περιπτώσεις ο παλµός τρέχει αρκετά γρήγορα και έτσι αυτός ο χρόνος δεν είναι πρόβληµα. Αυτός ο κλιµακωτός µετατροπέας A/D είναι αρκετά σύνθετος και χρειάζεται έναν µετατροπέα D/A για να λειτουργήσει. Η έκφραση «κλιµακωτός» στο όνοµα αυτού του µετατροπέα 37

38 αναφέρεται στη διαδοχικά αυξανόµενη τάση από το µετατροπέα D/A η οποία τροφοδοτείται πίσω στο συγκριτή. Εάν σχεδιάζαµε µια γραφική παράσταση της τάσης η οποία τροφοδοτείται πίσω στην είσοδο Β του συγκριτή, θα εµφανιζόταν µια κλιµακωτή ή πριονωτή κυµατοµορφή. 2. ΣΥΓΚΡΙΤΗΣ ΤΑΣΗΣ Στον A/D µετατροπέα είδαµε ότι χρησιµοποιούµε έναν συγκριτή. Ο συγκριτής συγκρίνει δύο τάσεις και µας αναφέρει ποια είναι η µεγαλύτερη από τις δύο. Το σχήµα 2.1 είναι ένα βασικό µπλοκ διάγραµµα ενός συγκριτή. Σχήµα 2.1 Block διάγραµµα ενός συγκριτή τάσης Εάν η τάση στην είσοδο Α είναι µεγαλύτερη από την τάση στην είσοδο Β ο συγκριτής δίνει λογικό 1 στην έξοδο. Εάν η τάση στην είσοδο Β είναι µεγαλύτερη από της εισόδου Α η έξοδος είναι ένα λογικό µηδέν. Αυτό γράφεται Α>Β=1 και Β>Α=0. Το κεντρικό τµήµα ενός συγκριτή είναι ένας op amp. Το σχήµα 2.2. (α) δείχνει ένα κύκλωµα συγκριτή. Παρατηρούµε ότι η είσοδος Α έχει τροφοδοσία 1.5V και η είσοδος Β έχει τροφοδοσία 0V. Η έξοδος του βολτόµετρου δείχνει 3.5V ή λογικό 1. Το σχήµα 2.2 (β) δείχνει ότι η τάση της εισόδου Β έχει αυξηθεί σε 2V. Η είσοδος Α παραµένει στα 1.5V και έτσι η είσοδος Β είναι µεγαλύτερη από την Α. Η έξοδος του κυκλώµατος του συγκριτή είναι περίπου 0V (πρακτικά η τάση είναι περίπου -0.6V) ή λογικό 0. 38

39 Σχήµα 2.2 Κύκλωµα συγκριτή τάσης: α) Με µεγαλύτερη τάση στην είσοδο Α β) Με µεγαλύτερη τάση στην είσοδο Β. 39

40 Ο συγκριτής στο µετατροπέα A/D στο σχήµα (2.2) δουλεύει ακριβώς όπως αυτή η µονάδα. Η δίοδος zener στο συγκριτή του σχήµατος 2.2 υπάρχει για να συγκρατεί την τάση εξόδου θα µεταβάλλονταν µεταξύ +9 και -9V. Οι τάσεις +3.5 και 0V είναι περισσότερο συµβατές µε τα TTL ICs που έχουµε χρησιµοποιήσει. 3. ΕΝΑ ΨΗΦΙΑΚΟ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ Μια χρήση του µετατροπέα A/D είναι στο ψηφιακό βολτόµετρο. Μέχρι τώρα έχουµε χρησιµοποιήσει όλα τα απαραίτητα υποσυστήµατα για την κατασκευή ενός συστήµατος ψηφιακού βολτόµετρου. Ένα µπλοκ διάγραµµα ενός απλού ψηφιακού βολτόµετρου φαίνεται στο παρακάτω σχήµα 3.1. Σχήµα 3.1 Block διάγραµµα ενός ψηφιακού βολτόµετρου. Ο µετατροπέας A/D µετατρέπει την αναλογική τάση σε δυαδική µορφή. Το δυαδικό στέλνεται στον αποκωδικοποιητή όπου εκεί µετατρέπεται σε κώδικα επτά τοµέων. Ο ενδείκτης εµφανίζει την τάση σε δεκαδικούς αριθµούς. Με τροφοδοσία 7V στην είσοδο του µετατροπέα A/D στην έξοδο έχουµε δυαδικό 0111 όπως φαίνεται στο σχήµα. Ο αποκωδικοποιητής ενεργοποιεί τις γραµµές a έως c ενδείκτη επτά τοµέων και οι τοµείς a έως c ανάβουν στον ψηφιακό ενδείκτη. Αυτό διαβάζεται στον ενδείκτη ως δεκαδικό 7. Παρατηρούµε ότι ο µετατροπέας A/D είναι επίσης ένας αποκωδικοποιητής ο οποίος αποκωδικοποιεί µια αναλογική είσοδο σε δυαδικό έξοδο. 40

41 Ένα διάγραµµα συνδέσεων ενός ψηφιακού βολτόµετρου φαίνεται στο σχήµα 3.2. Παρατηρούµε τον συγκριτή τάσης, την πύλη AND, τον µετρητή, τον αποκωδικοποιητή, τον ενδείκτη επτά τοµέων και τον µετατροπέα D/A. Αρκετές τάσεις τροφοδοσίας χρειάζονται για την λειτουργία αυτού του κυκλώµατος. Μια διπλή τροφοδοσία + ή -10V χρησιµοποιείται για τον 741 op amp. Μια τροφοδοσία 5V χρησιµοποιείται για τα 7408, 7493 και 7447 TTL ICs και για τον ενδείκτη επτά τοµέων. Μια µεταβλητή τάση τροφοδοσίας από 0 έως 10V χρειάζεται για την αναλογική τάση εισόδου. Ας υποθέσουµε ότι έχουµε τάση 2V στην αναλογική είσοδο του ψηφιακού βολτόµετρου του σχήµατος 3.2. Μηδενίζουµε τον µετρητή στο Ο συγκριτής ελέγχει τις εισόδους Α και Β. Η είσοδος Α είναι µεγαλύτερη της Β (A=2 Volt, B=0 Volt) και η έξοδος του συγκριτή δίνει λογικό 1. Αυτό το 1 ενεργοποιεί την πύλη AND. Ο παλµός χρονισµού περνάει µέσω της πύλης AND στο µετρητή και προκαλεί αύξησή του κατά µία µέτρηση (0001). Το 0001 τροφοδοτείται στον αποκωδικοποιητή. Ο αποκωδικοποιητής ενεργοποιεί τις γραµµές b και c στον ενδείκτη επτά τοµέων. Σχήµα 3.2 ιάγραµµα συνδέσεων ενός ψηφιακού βολτοµέτρου. 41

42 Τα τµήµατα αυτά b και c ανάβουν στον ενδείκτη δίνοντας το δεκαδικό 1. Το 0001 επίσης τροφοδοτείται στον µετατροπέα D/A. Περίπου 3.2 Volt από τον µετρητή τροφοδοτούνται µέσω της αντίστασης 150ΚΩ στην είσοδο του op amp. Η απολαβή τάσης του op amp είναι: A v =R f /R in = 47000/150000=0.31 Η απολαβή είναι Η απολαβή τάσης επί την τάση εισόδου δίνει την τάση εξόδου: V o = A v x V in =0.31 x3.2 =1Volt H τάση εξόδου του µετατροπέα D/A είναι -1Volt. Το 1 Volt είναι η ανάδραση στο συγκριτή. Τώρα µε 2 Volt τροφοδοσία στην είσοδο ο συγκριτής ελέγχει το Α µε το Β. Η είσοδος Α είναι µεγαλύτερη. Ο συγκριτής τροφοδοτεί ένα λογικό 1 στην πύλη AND. Από την πύλη AND περνάει ο δεύτερος παλµός χρονισµού στον µετρητή. Ο µετρητής βρίσκεται στο Το 0010 αποκωδικοποιείται και εµφανίζεται σαν δεκαδικό 2 στον ενδείκτη επτά τοµέων. Το 0010 επίσης τροφοδοτείται στον µετατροπέα D/A. Ο µετατροπέας D/A δίνει έξοδο περίπου 2Volt η οποία τροφοδοτείται πίσω στην είσοδο Β του συγκριτή. Ο ενδείκτης τώρα δείχνει 2. Τα 2 Volt τροφοδοτούνται ακόµη στην είσοδο Α του συγκριτή. Ο συγκριτής ελέγχει την Α και Β είσοδο και βρίσκει την Β ελάχιστα µεγαλύτερη. Η έξοδος Χ του συγκριτή πηγαίνει στο λογικό 0. Η πύλη AND είναι απενεργοποιηµένη. Κανένας παλµός χρονισµού δεν φτάνει στον µετρητή. Η µέτρηση έχει σταµατήσει στο 2 στον ενδείκτη επτά τοµέων. Αυτή είναι η τάση που τροφοδοτείται στην αναλογική είσοδο. Το ψηφιακό βολτόµετρο του σχ. 3.2 είναι ένα πειραµατικό κύκλωµα αλλά περιέχεται γιατί περιγράφει πως λειτουργεί ένα ψηφιακό βολτόµετρο. είχνει πως τα SSI και τα MSI IC s µπορούν να χρησιµοποιηθούν για να κάνουν πιο σύνθετες λειτουργίες. 4. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΛΤΑ ΣΙΓΜΑ Υπάρχουν αρκετές µέθοδοι µετατροπής A/D οι οποίες σχετίζουν την απαλοιφή του (µέσου όρου) ρεύµατος του σήµατος εισόδου µε µια διακοπτόµενη εσωτερική πηγή του ρεύµατος ή της φόρτισης. Το παρακάτω σχήµα 4.1 δείχνει ένα λειτουργικό διάγραµµα ενός δέλτα σίγµα µετατροπέα. 42

43 Σχήµα 4.1 Λειτουργικό διάγραµµα ενός δέλτα σίγµα µετατροπέα A/D. Η τάση εισόδου οδηγεί έναν ολοκληρωτή του οποίου η έξοδος συγκρίνεται µε κάθε καθορισµένη τάση, όπως και µε την γείωση. Ανάλογα µε την έξοδο της συγκριτικής µονάδας, οι παλµοί του ρεύµατος καθορισµένου µήκους (π.χ. καθορισµένες αυξήσεις του φορτίου) διακόπτονται µέσα στην ένωση άθροισης ή στην γείωση για κάθε µετάπτωση χρονισµού, µε το αποτέλεσµα του διατηρηµένου µηδενικού µέσου ρεύµατος µέσα στην ένωση άθροισης. Αυτό είναι το ισορροπηµένο σχέδιο. Ένας µετρητής διατηρεί ίχνος του αριθµού των παλµών φόρτισης που µετάγεται µέσα στην ένωση άθροισης για έναν δοσµένο αριθµό παλµών χρονισµού, έστω Αυτή η µέτρηση είναι ανάλογη µε την µέση στάθµη εισόδου κατά την διάρκεια των 4096 παλµών χρονισµού, π.χ. είναι η έξοδος. Οι µετατροπείς δέλτα σίγµα µπορούν επίσης να κατασκευαστούν µε τους παλµούς ρεύµατος που παράγονται µε µια αντίσταση από µια σταθερή πρότυπη τάση, εφόσον η ένωση άθροισης είναι µία φανταστική γείωση. Σ αυτήν την περίπτωση πρέπει να εξασφαλίσουµε ότι η αντίσταση του ανοίγµατος είναι µικρή σε σύγκριση µε την αντίσταση σε σειρά, έτσι που η διαφορά της R on να µην προκαλεί ολισθήσεις. 43

44 5. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D ΜΕ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΡΑΜΠΑΣ Ένας κλιµακωτός µετατροπέας A/D φαίνεται στο παρακάτω σχήµα 5.1. Σχήµα 5.1 Block διάγραµµα ενός µετατροπέα A/D τύπου ramp. Αυτός ο µετατροπέας δουλεύει παρόµοια µε το µετρητήκλιµακωτό µετατροπέα A/D του σχήµατος 1.2. Η γεννήτρια ράµπας στα αριστερά (ramp generator) του σχήµατος 5.1 είναι το µόνο καινούργιο υποσύστηµα. Η γεννήτρια ράµπας παράγει µια πριονωτή κυµατοµορφή η οποία φαίνεται στο σχήµα 5.2. Ας υποθέσουµε ότι τροφοδοτούνται 3Volt στην αναλογική είσοδο τάσης του µετατροπέα A/D του σχ Αυτή η κατάσταση διαγράφεται στο σχήµα 5.2. Η τάση ράµπας αρχίζει να αυξάνεται αλλά είναι ακόµη χαµηλότερη από την είσοδο Α του συγκριτή. Η έξοδος του συγκριτή είναι σε ένα λογικό 1. Αυτό το 1 ενεργοποιεί την πύλη AND έτσι ώστε να περάσει ένας παλµός χρονισµού. Το διάγραµµα στο σχ. 5.2 δείχνει τρεις παλµούς χρονισµού να περνούν την πύλη AND, πριν η τάση ράµπας αυξηθεί και γίνει µεγαλύτερη της τάσης εισόδου. Στο σηµείο 0 Volt του σχήµατος 5.2 η έξοδος του συγκριτή πηγαίνει στο λογικό 0 και η πύλη AND απενεργοποιείται. Ο µετρητής σταµατά στο δυαδικό 0011 το οποίο σηµαίνει ότι τροφοδοτούνται 3V στην είσοδο. 44

45 Σχήµα 5.2 Κυµατοµορφή µετατροπέα A/D τύπου ramp µε 3 Volt είσοδο. 6. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D ΙΑ ΟΧΙΚΩΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΩΝ Υπάρχουν πολλοί και διαφορετικοί τρόποι εκτέλεσης αναλογικής σε ψηφιακής µετατροπής. Η τεχνική των διαδοχικών προσεγγίσεων είναι δηµοφιλής επειδή µπορεί να συνδυάσει χρήσιµες διακριτκότητες, µέχρι και πέρα από 12bit, µε αρκετά σύντοµο χρόνο µετατροπής (µικρότερο από 12µsec για µετατροπή 12bit). Ένα ακόµη πλεονέκτηµα είναι ότι ο χρόνος µετατροπής είναι σταθερός και ανεξάρτητος από την τιµή εισόδου, πράγµα που επιτρέπει την αποτελεσµατική ενδιάµεση σύνδεση µε µικροεπεξεργαστές. Τα κύρια µειονεκτήµατα της είναι ότι είναι επιδεικτική σε µεταβολές της εισόδου κατά την διάρκεια της µετατροπής (συµπεριλαµβανοµένου του θορύβου και µεγαλύτερο κόστος ανά bit από τις τεχνικές ολοκλήρωσης). Οι διαδοχικές προσεγγίσεις είναι παρόµοιες µε το ζύγισµα βάρους µε έναν ζυγό ακριβείας, χρησιµοποιώντας βάρη που είναι γνωστά µε ακρίβεια των οποίων οι τιµές σχηµατίζουν µία δυαδική πρόοδο (ή πρόοδο BCD). Κάθε βάρος προστίθεται µε την σειρά του, αρχίζοντας µε τον βαρύτερο. Αν γυρίσει τον ζυγό αποµακρύνεται, αλλιώς παραµένει. Ύστερα έχουν δοκιµασθεί όλα τα βάρη, το άθροισµα αυτών που παραµένουν στο ζυγό είναι µια ακριβής παράσταση του άγνωστου βάρους. Αν ο ζυγός πολωθεί µε ½ LSB (δηλαδή η πρώτη µετάβαση κατάστασης 45

46 πραγµατοποιείται σε +1/2 LSB αντί σε µηδέν) τότε το άθροισµα των βαρών που παραµένουν στον ζυγό βρίσκεται µέσα σε +1/2 LSB της σωστής τιµής. Ένα κύκλωµα µετατροπής διαδοχικών προσεγγίσεων αποτελείται από ένα DAC, από ένα κύκλωµα σύγκρισης τάσης ή ρεύµατος, από ένα ρολόι από έναν καταγραφέα µετατόπισης, από λογική ελέγχου και από έναν καταγραφέα εξόδου σχήµα 6.1. Η βασική είσοδος είναι µια γραµµή αρχής µετατροπής. Επειδή οι πληροφορίες εξόδου είναι χωρίς αξία µέχρι να συµπληρωθεί η µετατροπή, µια γραµµή κατάστασης µετατροπής (status) (ή τέλους µετατροπής (End-of-conversion EOC) ή πλήρους µετατροπής (Conversion Complete CC) ή κατάληψης (BUSY) σηµατοδοτεί ότι το κύκλωµα µετατροπής είναι κατειληµµένο για όσο χρόνο διαρκεί η µετατροπή. Σχήµα 6.1 ιάγραµµα block ADC διαδοχικών προσεγγίσεων. 46

47 7. ΧΡΟΝΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ & ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ Αν το σήµα εισόδου σε έναν ADC µεταβάλλεται κατά την διάρκεια της διαδικασίας µετατροπής, υπάρχει µια αβεβαιότητα για την τιµή της αναλογικής εισόδου σε µια συγκεκριµένη χρονική στιγµή την αρχή της µετατροπής. Ειδικότερα, αν µεταβάλλεται η είσοδος ενός κυκλώµατος µετατροπής µε διαδοχικές προσεγγίσεις, η ψηφιακή έξοδος µπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιµή στην περιοχή µέσα στην οποία µεταβλήθηκε η αναλογική είσοδος. Για να είναι αυτή η χρονική αβεβαιότητα µικρότερη από +1 LSB, η µέγιστη ταχύτητα µεταβολής του σήµατος πρέπει να είναι µικρότερη από 1 LSB σε κάθε χρονικό διάστηµα µετατροπής. Η µέγιστη ταχύτητα µεταβολής µιας ηµιτονοειδούς είναι 2πfVm, όπου f είναι µια δεδοµένη συχνότητα και Vm είναι η µέγιστη τιµή της ηµιτονοειδούς κυµατοµορφής (σχήµα 7.1a). Αν είναι το χρονικό διάστηµα µετατροπής τότε θα είναι: n 2π fv 2 2 V / τ (7.1) m m c Έτσι θα είναι: F=2 -n π/t c (7.2) Τελικά η συχνότητα f είναι µια απαράδεκτα µικρή συχνότητα. Αν θα µπορούσαµε να πάρουµε µε ακρίβεια δείγµατα της τάσης εισόδου και να τα διατηρήσουµε µέχρι την ακριβή στιγµή που θέλουµε και αν η µετατροπή θα γινόταν για όσο χρόνο αυτή η τιµή εισόδου ήταν σε αναµονή (hold) δε θα υπήρχε χρονική αβεβαιότητα, ανεξάρτητα από το πόσο χρόνο θα χρειαζόταν η µετατροπή. 47

48 Σχήµα 7.1 α. Σχέση µεταξύ χρόνου µετατροπής και συχνότητας ηµιτονοειδούς κυµατοµορφής για συγκεκριµένη διακριτικότητα β. Τροποποίηση που οφείλεται σε ανεπαρκή ταχύτητα δειγµατοληψίας. 48

49 Ένα κύκλωµα δειγµατοληψίας αναµονής (σχήµα 7.2) περιέχει έναν πυκνωτή, έναν µεταγωγό διακόπτη, µια ενδιάµεση µονάδα εισόδου και µια ενδιάµεση µονάδα εξόδου. Για ταχύτητα και ακρίβεια κατά τη διάρκεια της ιχνηθέτησης, γίνεται συνδεσµολογία είτε κυκλώµατος RC καθυστέρησης είτε κυκλώµατος ολοκλήρωσης, που συνδέονται σε βρόχο ανάδρασης. Κατά την διάρκεια της δειγµατοληψίας (ή ιχνηθέτησης) ο βρόχος προσπαθεί να ακολουθήσει το σήµα εισόδου, φορτίζοντας τον πυκνωτή όσο ταχύτερα µπορεί. Κατά τη διάρκεια της αναµονής, ο διακόπτης είναι ανοικτός και το φορτίο παραµένει στον πυκνωτή εκτός από τις διαρροές που προκαλούν µια αργή «πτώση». ύο κρίσιµες δυναµικές παράµετροι είναι ο χρόνος πρόσκτησης όταν κλείνει ο διακόπτης και ο χρόνος ανοίγµατος, όταν ανοίγει ο διακόπτης. Ο χρόνος πρόσκτησης (σχήµα 7.2 c) είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να αλλάξει η τάση του πυκνωτή (από την τιµή που ήταν σε αναµονή στην τιµή του τελευταίου σήµατος) µέχρι ένα απαιτούµενο κλάσµα της πλήρους κλίµακας. Ο χρόνος ανοίγµατος είναι το χρονικό διάστηµα µεταξύ της εφαρµογής της εντολής αναµονής και του πραγµατικού ανοίγµατος του διακόπτη. Αποτελείται από µια καθυστέρηση (που εξαρτάται από την λογική και από την µεταγωγική συσκευή, συνήθως είναι 50 nsec) και από µία αβεβαιότητα που οφείλεται στα jitter, και που για συσκευές γενικής χρήσης είναι συνήθως 5nsec. Όταν σε µια εφαρµογή όπου είναι κρίσιµος ο χρονισµός χρησιµοποιείται κύκλωµα δειγµατοληψίας αναµονής, µπορεί να δοθεί νωρίτερα η χρονική στιγµή της εντολής αναµονής για να αντισταθµιστεί η γνωστή συνιστώσα της καθυστέρησης ανοίγµατος. Όµως το jitter είναι εκείνο που επιβάλει τον µεγαλύτερο περιορισµό στην ακρίβεια χρονισµού. Όταν χρησιµοποιείται κύκλωµα δειγµατοληψίας αναµονής µε ADC, η χρονική αβεβαιότητα που οφείλεται στον χρόνο µετατροπής ελαττώνεται κατά τον λόγο του χρόνου µετατροπής προς το jitter ανοίγµατος. Με άλλα λόγια η αβεβαιότητα τ α αντικαθιστά την καθυστέρηση µετατροπής τ c στην (7.2). 49

50 Σχήµα 7.2 Κύκλωµα δειγµατοληψίας αναµονής α. Ακόλουθος β. Κύκλωµα ολοκλήρωσης γ. Σφάλµατα χρονισµού 50

51 Αν ληφθεί δείγµα σήµατος µε µικρή ταχύτητα και ανακατασκευαστεί αργότερα, ίσως εµφανιστεί παραµόρφωση λόγω τροποποίησης. Αυτή είναι η δηµιουργία σηµάτων σε άλλες συχνότητες που έχουν την ίδια µορφή δειγµατοληψίας σχήµα 7.1 β. Για να αποφύγουµε την τροποποίηση η ταχύτητα δειγµατοληψίας πρέπει να είναι µεγαλύτερη από τουλάχιστον το διπλάσιο της µεγαλύτερης συχνότητας που µας ενδιαφέρει. Επιπλέον, όλες οι µεγαλύτερες συχνότητες πρέπει να φιλτραριστούν πριν από την δειγµατοληψία. Αυτό, µε µεγάλη απλούστευση είναι συνέπεια του θεωρήµατος δειγµατοληψίας. 8. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΚΑΙ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΣΤΑ ADC Ανάλογα µε ότι συµβαίνει στα DAC θα πρέπει να γνωρίζουµε δύο πράγµατα προκειµένου να καθορίσουµε τι σηµαίνει ο κώδικας εξόδου ενός ADC: τον κώδικα που χρησιµοποιείται και την σχέση µετατροπής. Γενικά, στα ADC και στα DAC συναντούµε τους ίδιους κώδικες. Επειδή θέλουµε να πάρουµε 2 n κώδικες που να παριστάνουν την αναλογική περιοχή, πρέπει να κβαντίσουµε το αναλογικό συνεχές µέσο, δηλαδή να το διαχωρίσουµε σε 2 n περιοχές, ή κβάντα το καθένα από τα οποία ορίζεται να παριστάνει µια οµάδα από αναλογικές τιµές. Όλες οι αναλογικές τιµές µέσα σε µια δεδοµένη περιοχή παριστάνονται µε τον ίδιο ψηφιακό κώδικα, που γενικά αντιστοιχεί στην τιµή της ονοµαστικής τιµής στο µέσο της περιοχής. Αυτές οι τιµές του µέσου της περιοχής αντιστοιχούν στα ύψη των ράβδων της σχέσης µετατροπής του DAC. Κατά συνέπεια στην απόφαση να χρησιµοποιήσουµε ένα DAC υπάρχει συµφωνία να ανεχθούµε µια εσωτερική αβεβαιότητα κβάντισης ίση µε +1/2 LSB. Αυτή προστίθεται στα σφάλµατα που συναντούµε όταν κάνουµε την µετατροπή. Ο µόνος σίγουρος τρόπος να ελαττώσουµε αυτήν την αβεβαιότητα κβάντισης είναι να αυξήσουµε τον αριθµό τον bit. Είναι ευκολότερο να καθορίσουµε την θέση της µετάβασης από τον ένα κώδικα στον επόµενο από το να καθορίσουµε την τιµή του µέσου της περιοχής. Έτσι, τα σφάλµατα και οι ρυθµίσεις ενός DAC ορίζονται και µετρούνται σαν συνάρτηση των αναλογικών τιµών στις οποίες γίνονται οι µεταβάσεις σε σχέση µε τις ιδανικές τιµές µετάβασης. Όπως συµβαίνει στα DAC έτσι και ένα ADC έχει ένα σφάλµα offset: η πρώτη µετάβαση ίσως δεν συµβαίνει ακριβώς σε ½ LSB. Επιπλέον υπάρχουν ένα σφάλµα συντελεστή κλίµακας (απολαβής) [η διαφορά µεταξύ των τιµών στις οποίες συµβαίνουν η πρώτη 51

52 µετάβαση κατάστασης και η τελευταία µετάβαση δεν είναι ίση µε FS (1-2 LSB)] και ένα σφάλµα γραµµικότητας (οι διαφορές µεταξύ τιµών µετάβασης δεν είναι όλες ίσες ή δεν µεταβάλλονται οµοιόµορφα). Αν η διαφορική γραµµικότητα είναι αρκετά µεγάλη, υπάρχει η πιθανότητα να χαθούν ένας ή περισσότεροι κώδικες, (το αντίστοιχο της µη µονότονης µετατροπής D/A). Οι διαφορές µεταξύ των διαφορετικών τρόπων µετατροπής A/D είναι βασικότερες από τις διαφορές µεταξύ των DAC. Ετσι, µπορούµε να βρούµε ποιοτικές αποκλίσεις στην σχέση µετατροπής µεταξύ των διαφόρων τύπων ADC. Για παράδειγµα, οι τύποι διαδοχικών προσεγγίσεων και οι τύποι παράλληλης σύγκρισης γενικά δεν έχουν τρόπο σηµατοδοσίας υπέρβασης της περιοχής. Εξ άλλου, δεν µετάγονται και δίνουν κώδικες που αν δεν ερµηνευθούν σωστά, µπορεί να θεωρηθούν λάθος σε συνθήκες υπέρβασης περιοχής. Οι τύποι που χρησιµοποιούν µετρητές, κυρίως τα κυκλώµατα µετατροπής µε ολοκλήρωση, µπορούν να µετάγονται. Μπορούν, ακόµη, να σηµατοδοτούν την υπέρβαση περιοχής µε την εµφάνιση µεταφερόµενου ψηφίου. Τα κυκλώµατα µετατροπής µε ολοκλήρωση δεν έχουν πρόβληµα διαφορικής γραµµικότητας, επειδή δεν χρησιµοποιούν DAC ή µεγάλο αριθµό εξαρτηµάτων ακριβείας. Οι σχέσεις διαφοράς αυτών των εξαρτηµάτων προκαλούν µια διαφορική µη γραµµικότητα. Έτσι, τα κυκλώµατα µετατροπής µε ολοκλήρωση, γενικά, δεν έχουν χαµένους κώδικες. 9. ΜΗ ΜΟΝΟΤΟΝΑ DAC ΚΑΙ ΧΑΜΕΝΟΙ ΚΩ ΙΚΕΣ ΣΕ ADC Στο σχήµα 9.1 οι οριζόντιες ράβδοι παριστάνουν τις τιµές από µέτρηση της εξόδου του DAC που αντιστοιχούν σε έξι γειτονικούς κώδικες. Το DAC είναι µη γραµµικό, στο ότι το επόµενο LSB (010) είναι µεγαλύτερο κατά 1 ½ LSB. Έτσι, τα πέντε κβάντα, ή βήµατα, δεν είναι όλα ίσα µε 1LSB. Το κβάντο 2 είναι 2 ½ και το κβάντο 4 είναι -1/2 LSB. Το σφάλµα διαφορικής γραµµικότητας, δηλαδή η διαφορά µεταξύ του πραγµατικού πλάτους του κβάντου και του ιδανικού 1 LSB, είναι + 1 ½ LSB για το κβάντο 2 και -1 ½ LSB για το κβάντο 4. Σε ένα κύκλωµα µετατροπής µε διαδοχικές προσεγγίσεις, οι συνδυασµοί των bit δοκιµάζονται στην σειρά, µε αρχή το MSB. Στο σχήµα, αν το αναλογικό σήµα είναι µεγαλύτερο από 100 και 011, αλλά µικρότερο από 101, τότε δοκιµάζεται το 100. Θα είναι αποδεκτό γιατί είναι µικρότερο από την αναλογική είσοδο. Όταν στο 100 προστεθεί το επόµενο bit, το 010, το αποτέλεσµα θα είναι πάρα πολύ µεγάλο. Το 010 θα απορριφθεί. Τότε προστίθεται το 52

53 LSB 001, και δοκιµάζεται το 101. Είναι πάρα πολύ µεγάλο, και το 001 απορρίπτεται. Η τελική απάντηση είναι 100. Αν το αναλογικό σήµα είναι µεταξύ 100 και 011, θα γίνει δεκτό το 100, επειδή είναι µικρότερο από την αναλογική είσοδο. Και πάλι, το επόµενο bit που θα δοκιµαστεί θα είναι το 010, που προστίθεται στο 100. Η τελική απάντηση θα είναι, µε τον ίδιο τρόπο όπως προηγούµενα, 100. Αν το αναλογικό σήµα έχει τιµή µεταξύ 100 και 010, όταν γίνει δοκιµή θα απορριφθεί το 100, επειδή είναι πάρα πολύ µεγάλο. Όταν δοκιµαστεί το 010, θα γίνει αποδεκτό, επειδή είναι µικρότερο από το αναλογικό σήµα. Στην συνέχεια στο 010 προστίθεται το 001. Επειδή ο συνδυασµός είναι µεγαλύτερος από το αναλογικό σήµα, θα απορριφθεί. Η απάντηση θα είναι 010. Σχήµα 9.1 Ρόλος µη µονότονου DAC στην παραγωγή χαµένων κωδίκων σε ADC. 10. ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΤΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ A/D Στον πίνακα 10.1 δίνεται µια περίληψη των όρων που χρησιµοποιούνται συνήθως για να χαρακτηρίσουν την απόδοση των κυκλωµάτων µετατροπής A/D. Πίνακας 10.1 Ορισµοί σε µονάδες µετατροπής ADC Απόλυτη ακρίβεια: Το σφάλµα ενός ADC σε συγκεκριµένο κώδικα εξόδου είναι η διαφορά µεταξύ των θεωρητικής και 53

54 πραγµατικής αναλογικών τάσεων εισόδου που χρειάζονται για να δηµιουργηθεί ο κώδικας αυτός. Επειδή ο κώδικας µπορεί να παραχθεί από οποιαδήποτε αναλογική τάση σε µια περιορισµένη ζώνη η «είσοδος που χρειάζεται για να παραχθεί ο κώδικας αυτός» ορίζεται σαν το µέσο της ζώνης εισόδων που δίνουν τον κώδικα. Το απόλυτο σφάλµα αποτελείται από το σφάλµα απολαβής, από το σφάλµα µηδενισµού και από την µη γραµµικότητα µαζί µε τον θόρυβο. Θα πρέπει να γίνουν µετρήσεις απόλυτης ακρίβειας µε µια οµάδα τυποποιηµένων συνθηκών µε πηγές και όργανα που ανιχνεύονται σύµφωνα µε το διεθνώς αποδεκτό πρότυπο. Σχετική ακρίβεια: Το σφάλµα σχετικής ακρίβειας που εκφράζεται σε ποσοστό (%) σε µέρη ανά εκατοµµύριο (ppm) ή σε κλάσµα του 1 LSB είναι η απόκλιση της αναλογικής τιµής οποιουδήποτε κώδικας (σε σχέση µε την πλήρη αναλογική περιοχή της χαρακτηριστικής µεταφοράς της συσκευής) από την θεωρητική τιµή (σε σχέση µε την ίδια περιοχή) αφού έχει ρυθµιστεί η περιοχή πλήρους κλίµακας (FSR). Επειδή τα διάκριτα σηµεία της θεωρητικής χαρακτηριστικής µεταφοράς βρίσκονται σε ευθεία γραµµή, η απόκλιση αυτή µπορεί να ερµηνευθεί και σαν µέτρο της µη γραµµικότητας (πίνακας γραµµικότητας 10.). Τα «διάκριτα σηµεία» µιας χαρακτηριστικής καµπύλης µεταφοράς A/D είναι τα µέσα των ζωνών κβάντισης κάθε κώδικας. Χρόνος µετατροπής: Ο χρόνος που χρειάζεται από ένα ADC για µια πλήρη µέτρηση. Συνήθως προεκτείνεται κατά το χρονικό διάστηµα από την εφαρµογή της εντολής µετατροπής µέχρι την επιστροφή της γραµµής «status» σε κατάσταση «ΕΤΟΙΜΟΤΗΤΑ» αφού θα έχουν κλειδωθεί όλα τα bit. Κύκλωµα µετατροπής διπλής κλίσης: Ένα ADC ολοκλήρωσης στο οποίο το άγνωστο σήµα µετατρέπεται σε ένα ανάλογο χρονικό διάστηµα και ύστερα µετρείται ψηφιακά. Αυτό πραγµατοποιείται µε ολοκλήρωση του αγνώστου για έναν προκαθορισµένο χρόνο. Κατόπιν, στο κύκλωµα ολοκλήρωσης µετάγεται µια είσοδος αναφοράς µε αντίθετη πολικότητα, η οποία ολοκληρώνει «προς τα πίσω» από την τιµή που καθορίζεται από τον άγνωστο µέχρι να φθάσουµε στο σηµείο εκκίνησης. Ο χρόνος της δεύτερης ολοκλήρωσης είναι ανάλογος µε την µέση τιµή του αγνώστου σήµατος για την προκαθορισµένη περίοδο ολοκλήρωσης. Απολαβή: Η τιµή του συντελεστή αναλογίας που δίνει τη σχέση κανονικής µετατροπής σε ένα κύκλωµα µετατροπής. 54

55 Θερµοκρασιακός συντελεστής: Η µεταβολή της παραµέτρου δια της αντίστοιχης µεταβολής θερµοκρασίας. Γενικά η αστάθεια θερµοκρασίας εκφράζεται σε ποσοστό (%) ανά βαθµό Κελσίου, σε µέρη ανά εκατοµµύριο ανά βαθµό Κελσίου, σε κλάσµα του 1 LSB ανά βαθµό Κελσίου ή σαν µεταβολή µιας παραµέτρου σε µια συγκεκριµένη περιοχή θερµοκρασιών. Συνήθως οι µετρήσεις γίνονται σε θερµοκρασία δωµατίου και στις ακραίες τιµές της συγκεκριµένης περιοχής. Οι παράµετροι που ενδιαφέρουν είναι η απολαβή, η γραµµικότητα, το offset (διπολικό) και το µηδέν. Τα τελευταία τρία εκφράζονται σε ποσοστό ή µέρη ανά εκατοµµύριο της περιοχής πλήρους κλίµακας (FSR) ανά βαθµό Κελσίου. Λιγότερο σηµαντικό ψηφίο: Το bit µε την µικρότερη τιµή, ή βάρος. Το αναλογικό βάρος του σε σχέση µε την πλήρη κλίµακα είναι 2 -n όπου n ο αριθµός των δυαδικών ψηφίων. Παριστάνει την µικρότερη αναλογική µεταβολή που µπορεί να αναλυθεί από ένα κύκλωµα µετατροπής µε n bit. Γραµµικότητα: Το σφάλµα γραµµικότητας κυκλώµατος µετατροπής (ονοµάζεται και ολοκληρωµένη µη γραµµικότητα) σε ποσοστό (%) ή σε µέρη ανά εκατοµµύριο της περιοχής πλήρους κλίµακας ή σε (υπο)πολλαπλάσια του 1 LSB είναι µια απόκλιση των αναλογικών τιµών, σε γραφική παράσταση της µετρούµενης σχέσης µετατροπής, από την ευθεία γραµµή. Η ευθεία µπορεί να είναι η «άριστη ευθεία» που προσδιορίζεται εµπειρικά µε τροποποίηση της απολαβής και/ ή του offset έτσι ώστε να ισοσταθµίσουν οι θετικές ή οι αρνητικές αποκλίσεις της πραγµατικής χαρακτηριστικής µεταφοράς από αυτήν την ευθεία. Μπορεί να είναι και ευθεία που διέρχεται από τα ακραία σηµεία της χαρακτηριστικής µεταφοράς αφού αυτά θα έχουν ρυθµιστεί («γραµµικότητα ακραίων σηµείων»). Η δεύτερη είναι και συντηρητική και ευκολότερη να µετρηθεί και είναι όµοια µε το σφάλµα σχετικής ακρίβειας. Σε µια συγκεκριµένη συσκευή του εµπορίου πρέπει να διευκρινιστεί ποιος ορισµός χρησιµοποιείται. Για DAC πολλαπλασιασµού, µε τον ίδιο τρόπο όπως στα κυκλώµατα πολλαπλασιασµού ορίζεται το αναλογικό σφάλµα γραµµικότητας για συγκεκριµένο ψηφιακό κώδικα. Είναι η απόκλιση από την «άριστη ευθεία» της γραφικής παράστασης της αναλογικής απόκρισης εξόδου εισόδου. Παρ όλα αυτά, DAC πολλαπλασιασµού µε συγκεκριµένη µη γραµµική συνάρτηση (π.χ. DAC συστολής µε µεταβλητή απολαβή) µπορεί να έχουν ορισµένη γραµµικότητα σε τµήµατα της απόκρισης. Η µη γραµµικότητα «σε βήµατα» αποτελείται από αποκλίσεις µεγέθους βήµατος από την ιδανική περίπτωση µέσα 55

56 σε όρια χορδής, που είναι µια οµάδα βηµάτων µε γραµµική σχέση στην συνάρτηση µεταφοράς. ιαφορική γραµµικότητα: ύο οποιοιδήποτε γειτονικοί ψηφιακοί κώδικες θα πρέπει να καταλήγουν σε µετρούµενες τιµές εξόδου που έχουν απόσταση ακριβώς 1 LSB (2 -n πλήρους κλίµακας για κύκλωµα µετατροπής n bit). Οποιαδήποτε απόκλιση του µετρούµενου «βήµατος» από την ιδανική διαφορά ονοµάζεται διαφορική µη γραµµικότητα και εκφράζεται σε (υπο)πολλαπλάσια του 1 LSB. Αρνητική διαφορική µη γραµµικότητα µεγαλύτερη από το 1 LSB µπορεί να οδηγήσει σε µη µονότονη απόκριση του DAC. Θερµοκρασιακός Συντελεστής Γραµµικότητας: Η ευαισθησία της γραµµικότητας («ολοκληρωµένης» και / ή διαφορικής γραµµικότητας) σε µια συγκεκριµένη περιοχή. Η µονότονη συµπεριφορά απαιτεί η αρνητική διαφορική µη γραµµικότητα να είναι µικρότερη από 1 LSB σε οποιαδήποτε θερµοκρασία στην περιοχή που ενδιαφέρει. Ο διαφορικός θερµοκρασιακός συντελεστής µη γραµµικότητας µπορεί να εκφραστεί σαν λόγος, σαν µέγιστη µεταβολή σε µια περιοχή θερµοκρασιών και / ή σαν πρόταση ότι η συσκευή είναι µονότονη στην συγκεκριµένη περιοχή θερµοκρασιών. Θερµοκρασιακός Συντελεστής Offset (Μηδενισµού): Ο συντελεστής θερµοκρασίας του σηµείου όλοι οι µεταγωγικοί διακόπτες του DAC σε κατάσταση OFF (αρνητική πλήρης κλίµακα), ενός διπολικού κυκλώµατος µετατροπής µε διαδοχικές προσεγγίσεις εξαρτάται από τον συντελεστή θερµοκρασίας της πηγής αναφοράς, από την σταθερότητα της ενδιάµεσης µονάδας εισόδου και από το κύκλωµα σύγκρισης και από την ικανότητα ανεύρεσης ίχνους των αντιστάσεων διπολικού offset και των αντιστάσεων απολαβής. Ευαισθησία Τροφοδοσίας: Η ευαισθησία κυκλώµατος µετατροπής σε µεταβολές των τάσεων τροφοδοσίας σε ποσοστό της µεταβολής πλήρους κλίµακας της αναλογικής τιµής εξόδου (ή σε κλάσµα του 1 LSB) για µεταβολή 1% του dc στην τροφοδοσία, για παράδειγµα 0.05 v s. Η ευαισθησία τροφοδοσίας µπορεί να δοθεί και σε σχέση µε µια συγκεκριµένη µετατόπιση dc της τροφοδοσίας. Ένα κύκλωµα µετατροπής θεωρείται «καλό» αν η µεταβολή ανάγνωσης σε πλήρη κλίµακα δεν ξεπερνά το +1/2 LSB για µεταβολή 3% στην τροφοδοσία. Για κυκλώµατα µετατροπής που είναι σχεδιασµένα για λειτουργία µε µπαταρία χρειάζονται ακόµη µεγαλύτερες προδιαγραφές. 56

57 Κύκλωµα µετατροπής τετραπλής κλίσης ADC ολοκλήρωσης που περνά από δύο κύκλους µετατροπής διπλής κλίσης, µια φορά µε είσοδο µηδέν και µια φορά µε µέτρηση της αναλογικής εισόδου. Τα σφάλµατα που προσδιορίζονται κατά την διάρκεια του πρώτου κύκλου αφαιρούνται ψηφιακά από τα αποτελέσµατα στον δεύτερο κύκλο. Το αποτέλεσµα είναι ένα εξαιρετικά ακριβές κύκλωµα µετατροπής. Οι συνηθισµένες τιµές του συντελεστή θερµοκρασίας για µονολιθικό IC που χρησιµοποιεί αυτή την τεχνική είναι 1 ppm/ 0 C µέγιστο για απολαβή offset µαζί. Αβεβαιότητα ή Σφάλµα Κβάντισης: Το αναλογικό συνεχές µέσο διαχωρίζεται σε 2 n διακριτές περιοχές για επεξεργασία n bit. Ολες οι αναλογικές τιµές σε µια δεδοµένη περιοχή εξόδου (ενός DAC) παριστάνονται µε τον ίδιο ψηφιακό κώδικα που συνήθως καθορίζεται στην ονοµαστική τιµή του µέσου της κλίµακας. Για εφαρµογές στις οποίες πρέπει να επιστρέψουµε σε συνεχές µέσο υπάρχει µια ενδογενής αβεβαιότητα κβάντισης +1/2 LSB (λόγω περιορισµένης διακριτικότητας) εκτός από τα πραγµατικά σφάλµατα µετατροπής. Σε εφαρµογές όπου θέλουµε διακριτές τιµές εξόδου (π.χ. τροφοδοτικά που ελέγχονται ψηφιακά ή απολαβές που ελέγχονται ψηφιακά) τα παραπάνω δεν είναι σηµαντικά. Κύκλωµα µετατροπής µέτρησης αναλογίας: Η έξοδος ενός ADC είναι ένας ψηφιακός αριθµός που είναι ανάλογος µε το λόγο της εισόδου προς µια αναφορά. Σε µερικές περιπτώσεις, όπου η µέτρηση επηρεάζεται από µια τάση αναφοράς που µπορεί να αποκλίνει (π.χ. την τάση που εφαρµόζεται σε µια γέφυρα) για να απαλείψουµε την επίδραση των διακυµάνσεων, η χρήση της ίδιας αναφοράς σαν αναφοράς µετατροπής παρουσιάζει πλεονεκτήµατα. Η µετατροπή αναλογίας εξυπηρετεί και σαν υποκατάστατο για την αναλογική διαίρεση του σήµατος (όπου ο παρονοµαστής µεταβάλλεται λιγότερο από 1LSB κατά τη διάρκεια της µετατροπής). Θερµοκρασιακός συντελεστής απολαβής: ύο είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν κύρια την αστάθεια απολαβής του κυκλώµατος µετατροπής µε την θερµοκρασία. Σε κυκλώµατα µετατροπής σταθερής αναφοράς η πηγή αναφοράς µεταβάλλεται µε την θερµοκρασία. Αυτή η διακύµανση προστίθεται στην εσωτερική ευαισθησία στην θερµοκρασία της βασικής συσκευής µέτρησης αναλογίας. Θερµοκρασιακός Συντελεστής Μονοπολικού Μηδενισµού: Ο συντελεστής θερµοκρασίας µηδενισµού ενός ADC εξαρτάται µόνο από την σταθερότητα µηδενισµού του κυκλώµατος 57

58 ολοκλήρωσης και / ή από την ενδιάµεση µονάδα εισόδου και από το κύκλωµα σύγκρισης. Μπορεί να εκφραστεί σε µvolt/ 0 C ή σε ποσοστό (%) ή σε µέρη ανά εκατοµµύριο (ppm) πλήρους κλίµακας ανά βαθµό κελσίου. Αρχές ρύθµισης µηδέν και απολαβής: Η ρύθµιση του µηδέν σε ένα µονοπολικό ADC γίνεται έτσι ώστε η µετάβαση από την κατάσταση όλα τα bit σε θέση OFF σε κατάσταση το LSB σε θέση ΟΝ να γίνεται σε +1/2 LSB: 2 -(n+1) της πλήρους κλίµακας. Η απολαβή µπαίνει έτσι ώστε η τελική µετάβαση σε κατάσταση όλα τα bit σε θέση ΟΝ να γίνεται σε FS [1-(3/2)2 -n ]. Το µηδέν ενός διπολικού ADC δυαδικού offset ή συµπληρώµατος του 2 µπαίνει έτσι ώστε η πρώτη µετάβαση κατάστασης να γίνεται σε FS (1-2 -n ) και η τελευταία µετάβαση σε +FS (1-3x2 -n ). 58

59 ΤΡΙΤΟ ΜΕΡΟΣ Γ. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. ΑΠΟΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟΥ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΗΣ ΕΙΣΟ ΟΥ Παρακάτω θα περιγράψουµε πώς χρησιµοποιώντας µόνο µία είσοδο ενός µικροελεγκτή µπορούµε να ελέγξουµε περισσότερα από ένα πλήκτρα. Η εφαρµογή αυτή αναφέρεται πάνω στον µικροελεγκτή ST-6 της SGS-THOMSON, αλλά µπορεί να εφαρµοστεί το ίδιο και σε άλλους µικροελεγκτές που διαθέτουν αναλογικές εισόδους. Στο σχήµα 1.1 φαίνεται η κλασική µέθοδος ανάγνωσης πληκτρολογίου, µε µήτρα που συνδέεται σε κάποια παράλληλη θύρα. Σχήµα 1.1 Μήτρα πληκτρολογίου 4x4 Σε µία παράλληλη θύρα 8 εισόδων µπορούµε να φτιάξουµε έναν πίνακα µε το πολύ 16 πλήκτρα. Φυσικά µπορούµε µε το κατάλληλο software να δώσουµε σε κάθε πλήκτρο µία και δύο λειτουργίες. Με το κύκλωµα του σχήµατος 1.1 χρειάζεται µια συνεχής σάρωση του πληκτρολογίου για να µπορέσουµε να ανιχνεύσουµε το πάτηµα κάποιου πλήκτρου. Για να µην απασχολείται συνεχώς ο µ/ε, µπορούµε µε µια µικρή µετατροπή να χρησιµοποιήσουµε µία ακόµα είσοδο για να δίνουµε interrupt σε 59

60 κάποιο πάτηµα πλήκτρου και ενεργοποιούµε τότε τη ρουτίνα σάρωσης του πληκτρολογίου. Αν όµως ο µικροελεγκτής διαθέτει µετατροπέα αναλογικού σήµατος σε ψηφιακό τότε µπορεί να γίνει µία διαφορετική σχεδίαση. Σ ένα κανάλι του A/D µετατροπέα µπορεί να συνδεθεί ένας διαιρετής τάσεων µε µερικές αντιστάσεις. Όπως θα δούµε παρακάτω µπορούµε εύκολα να συνδέσουµε δέκα πλήκτρα ή και παραπάνω. Χρησιµοποιώντας αυτή τη µέθοδο δεν χρειάζεται στατικό ρεύµα και δεν υπάρχει περίπτωση για λάθος ανίχνευσης πλήκτρου. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Το βασικό κύκλωµα φαίνεται στο σχήµα 1.2 και αποτελείται από µερικές pull up αντιστάσεις που σχηµατίζουν ένα διαιρέτη τάσης ο οποίος συνδέεται σε µια είσοδο του Α/D µετατροπέα. Τα άλλα πλήκτρα συνδέονται στις εν σειρά αντιστάσεις που σχηµατίζουν το διαιρέτη. Ο αριθµός των πλήκτρων που µπορεί να ανιχνευτεί, εξαρτάται από την ανάλυση του µετατροπέα και τις ανοχές των αντιστάσεων. 60

61 Σχήµα 1.2 Σύνδεση δέκα πλήκτρων στην αναλογική είσοδο του ST-6 Η συνδεσµολογία αυτή έχει και ένα έµµεσο αποτέλεσµα το οποίο µπορεί να χρησιµοποιηθεί κατάλληλα. Σε περίπτωση που πατηθούν δύο ή περισσότερα πλήκτρα ταυτόχρονα, τότε ανιχνεύεται αυτό που είναι πιο κοντά στην είσοδο του µετατροπέα. Η πρακτική του εφαρµογή είναι να χρησιµοποιηθεί για κωδικοποίηση προτεραιότητας του πληκτρολογίου. Η αρχή λειτουργίας του κυκλώµατος είναι πολύ απλή. Όπως έχουµε ήδη αναφέρει οι σε σειρά συνδεδεµένες αντιστάσεις του κυκλώµατος σχηµατίζουν ένα διαιρέτη τάσης. Οι τάσεις που φτάνουν στον µετατροπέα από κάθε διαφορετικό διαιρέτη, θα 61

62 πρέπει να είναι ισοδύναµα µοιρασµένες ανάµεσα στις V dd -V ss. Αυτό δίνει το καλύτερο περιθώριο θορύβου στο επόµενο πλήκτρο. Αν πατηθεί ένα πλήκτρο τότε ενεργοποιείται ο αντίστοιχος διαιρέτης και τροφοδοτεί το µετατροπέα, όπως φαίνεται στο σχήµα 1.3. Σχήµα 1.3 Με το πάτηµα του τρίτου πλήκτρου ενεργοποιείται ο ακροδέκτης µε τις αντιστάσεις R 1 και R 2. 62

63 Κατόπιν η τάση αυτή µετατρέπεται από αναλογική σε ψηφιακή. Η ψηφιακή αυτή τάση προσδιορίζει το ποιο πλήκτρο πατήθηκε. Για αποφυγή λάθους ανίχνευσης και διπλοπατήµατος (debouncing), πρέπει να γίνουν δύο µετατροπές του αναλογικού σήµατος. Αν πατηθεί το πάνω πλήκτρο, η τάση που θα φτάσει στο µετατροπέα θα είναι πάντα µηδέν. Για n αριθµό πλήκτρων οι τιµές των αντιστάσεων πρέπει να διαλεχτούν έτσι ώστε η τάση για το επόµενο πλήκτρο από την κορυφή να είναι V dd /n, για το τρίτο πλήκτρο να είναι 2V dd /n και για το n-οστό να είναι (n-1) V dd /n. ηλαδή για το παράδειγµά µας µε τα δέκα πλήκτρα πρέπει στην δεύτερη από την κορυφή αντίσταση να εφαρµόζεται το 1/10 της τάσης, για την Τρίτη αντίσταση πρέπει να είναι τα 2/10 της τάσης κλπ. Βέβαια οι τιµές των αντιστάσεων πρέπει να προσαρµοστούν ανάλογα µε τις τιµές που υπάρχουν στο εµπόριο για κάποια συγκεκριµένη τιµή ανοχής. ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Στην ιδανική περίπτωση που η τροφοδοσία είναι εξαιρετικά σταθερή, οι αντιστάσεις έχουν ακρίβεια καλύτερη από 1% και ο 8- bit A/D µετατροπέας δεν παρουσιάζει σφάλµα, µπορούµε να ανιχνεύσουµε 255 πλήκτρα. Επειδή όµως η πραγµατικότητα διαφέρει πρέπει να λάβουµε υπόψη τους παρακάτω παράγοντες: - Το τροφοδοτικό - Την αντίσταση των πλήκτρων - Την ανοχή των αντιστάσεων - Το σφάλµα µετατροπής του ADC Η ανοχή του τροφοδοτικού µπορεί κανονικά να αγνοηθεί, όσο δεν υπάρχει αξιοσηµείωτος θόρυβος µέσα στα όρια συχνότητας που καθορίζονται από την RC καθυστέρηση του διαιρέτη. Εξάλλου η τάση τροφοδοσίας είναι η τάση αναφοράς για τον µετατροπέα στα περισσότερα µέλη της οικογένειας του ST-6. Επίσης και η ωµική αντίσταση των πλήκτρων µπορεί να αγνοηθεί, όσο η αντίσταση του διαιρέτη είναι πολύ υψηλή σε σχέση µε αυτήν. Αν θα πρέπει να υπολογιστεί, τότε θα πρέπει να προστεθεί στις εν σειρά pull-down αντιστάσεις των επιµέρους διαιρετών. Η ανοχή των αντιστάσεων επιδρά και στην ανοχή των διαιρετών τάσης. ύο καταστάσεις πρέπει να ληφθούν υπόψη: 1. Η ελάχιστη τιµή των pull-up αντιστάσεων (από τον διαιρέτη µέχρι τη V dd ) σε συνδυασµό µε τη µέγιστη τιµή των pull-down 63

64 αντιστάσεων δίνει τη µέγιστη τάση του διαιρέτη στην είσοδο του µετατροπέα. 2. Η µέγιστη τιµή των pull-up αντιστάσεων σε συνδυασµό µε την ελάχιστη τιµή των pull-down αντιστάσεων δίνει την ελάχιστη τάση του διαιρέτη στην είσοδο του µετατροπέα. Στον παρακάτω πίνακας (πίνακας 1) φαίνονται οι αντιστάσεις που έχουν χρησιµοποιηθεί για το παράδειγµα καθώς και οι µέγιστες και οι ελάχιστες τιµές τους. Πίνακας 1.1 Οι τιµές των αντιστάσεων του κυκλώµατος µε ανοχή ±2%. Resistor Value (Ω) -2% (Ω) +2% (Ω) R R R R R R R R R R Είναι ανοχής 2% και µε pull up αντίσταση 10ΚΩ. Στον πίνακα 1.2 φαίνεται η µέγιστη και η ελάχιστη (µε ανοχή ±2%) τιµή της pull down αντίστασης του διαιρέτη. Όπως είναι γνωστό, σ ένα διαιρέτη τάσης µε R 1 σαν pull up αντίσταση και R2 σαν pull down αντίσταση, η τάση στο µέσον ισούται µε R 2 /(R 1 +R 2 ) κλάσµατα της τάσης τροφοδοσίας. Έτσι στο συγκεκριµένο παράδειγµα και σύµφωνα µε τον πίνακα 1.2 για πάτηµα του δεύτερου πλήκτρου S2 η pull down αντίσταση είναι 1978 Ω έως 1122 Ω. Συνεπώς η τάση που φτάνει στο µετατροπέα είναι 9800/ ( )= 0,900 της τάσης V dd. Είναι δηλαδή περίπου το 1/10 της τάσης όπως έχουµε ήδη αναφέρει. Στην µέγιστη περίπτωση σφάλµατος είναι R pmax / (R pmax R xmin ) ηλαδή /( ) =0,904 της τάσης V dd 64

65 Πίνακας 1.2 Οι τιµές των αντιστάσεων για κάθε πιεζόµενο πλήκτρο. Active Key R -2% (Ω) R +2% (Ω) S0 0 0 S S S S S S S S S Οι δύο περιπτώσεις που µόλις αναφέραµε πρέπει να λαµβάνονται σοβαρά υπόψη, γιατί δίνουν τη µέγιστη µεταβολή τάσης του κάθε διαιρέτη. Αν αµεληθούν τότε ακόµα και αν ιδανικός ο µετατροπέας δεν πρόκειται να αποκωδικοποιήσει τα πλήκτρα. Όλες οι περιπτώσεις των µέγιστων και ελάχιστων τιµών αντιστάσεων µε τις δεξαεξαδικές και δεκαδικές µετατροπές φαίνονται στον πίνακα 1.3. Ο A/D µετατροπέας του ST-6 έχει σφάλµα ±2 LSB πράγµα που σηµαίνει ότι µεταξύ των άκρων των ανοχών των αντιστάσεων πρέπει να υπάρχει µία απόσταση 4 LSB. Πίνακας 1.3 Οι τιµές των τάσεων που προκαλεί η πίεση του καθενός πλήκτρου. Στις διπλανές στήλες φαίνονται οι δεκαεξαδικές και οι δεκαδικές τιµές που προκύπτουν στην έξοδο του ADC. Active V (Rxmin - Rpmax) V (Rxmax - Rpmin) Key V hex dec V hex dec S S A 26 S S E 78 S S C S B 155 S B B4 180 S C CD 205 S E E

66 POWER DOWN ΚΑΙ ΑΦΥΠΝΙΣΗ Όπως είναι γνωστό ο ST-6 έχει δύο τρόπους λειτουργίας για χαµηλή κατανάλωση, την WAIT και την STOP. Για να «ξυπνήσει» ο µ/ε πρέπει να γίνει reset ή να έρθει κάποιο interrupt. Για να χρησιµοποιήσουµε το αναλογικό πληκτρολόγιο σε power down κατάσταση, πρέπει να κάνουµε µία τροποποίηση στο κύκλωµα. Αντί να συνδέσουµε την pull up αντίσταση στην τάση, την συνδέουµε σε κάποιο Ι/Ο bit µιας πόρτας. Το bit πρέπει να είναι αρκετά µεγάλη για να δηµιουργεί µεγάλη πτώση τάσης. Η είσοδος του µετατροπέα παραµένει ακριβώς η ίδια όπως και στο άλλο κύκλωµα. Στην κατάσταση αναµονής για το πάτηµα ενός πλήκτρου το πρώτο Ι/Ο pin που θα δώσει την V dd κρατιέται σε κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης. Το άλλο που είναι συνδεδεµένος ο µετατροπέας, γίνεται είσοδος Interrupt σε κατάσταση pull-up όπως φαίνεται στο σχήµα 1.4. Η εσωτερική pull up είναι γύρω στα 100ΚΩ που είναι αρκετά µεγάλη σε σχέση µε τα 10ΚΩ που είναι η εξωτερική. Σχήµα 1.4 Συνδεσµολογία για interrupt mode. 66

67 Αν πατηθεί τώρα κάποιο πλήκτρο θα δηµιουργηθεί ένα interrupt αν η τάση στην είσοδο του µετατροπέα πέσει κάτω από το επίπεδο του Schmitt trigger. Οι εν σειρά pull down αντιστάσεις δεν πρέπει να έχουν µεγάλη τιµή για να γίνεται η ανίχνευση του πατήµατος. Άρα το µειονέκτηµα αυτής της συνδεσµολογίας είναι ότι πρέπει να έχουµε µειωµένο αριθµό πλήκτρων σε σύγκριση µε τον κανονικό τρόπο. Τελικά η χρησιµοποίηση µιας αναλογικής εισόδου για την ανίχνευση του πληκτρολογίου είναι µια όχι και πολύ δύσκολη υπόθεση, η οποία µας εξυπηρετεί αρκετά σε περιπτώσεις που έχουµε λιγοστά Ι/Ο στη διάθεσή µας. Την κάνει δηλαδή ιδανική λύση για ένα µ/ε µε περιορισµένο αριθµό ports όπως η ST-6 οικογένεια. Φυσικά αν θέλουµε πολλά περισσότερα πλήκτρα µπορούµε να συνδέσουµε και δεύτερη αναλογική είσοδο. Για να µην έχουµε σφάλµατα στην αναγνώριση των πλήκτρων καλό είναι να µην συνδέσουµε περισσότερα από δέκα πλήκτρα σε κάθε είσοδο. 2. ΜΙΝΙ ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΕΙΣΟ ΟΣ ΓΙΑ PC Η παρακάτω κατασκευή µετατρέπει την παράλληλη θύρα (centronics) του υπολογιστή σε αναλογική είσοδο. Είναι αρκετά µικρή, φτηνή και απλή. Ο υπολογιστής ως ένα καθαρά ψηφιακό σύστηµα µπορεί να αναγνωρίσει δύο µόνο καταστάσεις. Η πρώτη κατάσταση, το λογικό µηδέν, αντιστοιχεί σε µηδενική τάση εισόδου ενώ η δεύτερη, το λογικό ένα, σε τάση εισόδου +5V. Αν και σε µερικές εφαρµογές οι δύο αυτές καταστάσεις ίσως επαρκούν στις περισσότερες εφαρµογές σίγουρα δεν µας καλύπτουν. Τα φυσικά φαινόµενα µεταβάλλονται αναλογικά, δε µεταβαίνουν δηλαδή απότοµα από τη µια κατάσταση στην άλλη. Αν απορρίψουµε τις ενδιάµεσες καταστάσεις χάνουµε τη δυνατότητα επεξεργασίας του αναλογικού σήµατος από τον υπολογιστή. Για να γίνει κατανοητό αυτό ας δούµε ένα απλό παράδειγµα. Έστω ότι θέλουµε ο υπολογιστής να µας ειδοποιεί όποτε κάποιος µπαίνει ή βγαίνει από το χώρο που ελέγχουµε. Στην είσοδο του χώρου αυτού τοποθετούµε µια φωτοαντίσταση. Η φωτοαντίσταση αυτή έχει τοποθετηθεί σε σηµείο τέτοιο ώστε όταν περνά ο άνθρωπος να σκιάζεται από το σώµα του. Αν συνδέσουµε απ ευθείας την έξοδο της φωτοαντίστασης σε κάποια είσοδο του υπολογιστή (µέσω ενός κυκλώµατος (Schmitt trigger) είναι σίγουρο 67

68 πως θα αποτύχουµε. Ο λόγος είναι πολύ απλός. Ο φωτισµός του δωµατίου δεν µπορεί να είναι σταθερός. Έτσι, αν είναι δυνατός η έξοδος της φωτοαντίστασης θα βρίσκεται µόνιµα σε λογικό «1» ακόµα και όταν περνά από µπροστά της ο άνθρωπος. Το ίδιο θα συµβεί και όταν είναι χαµηλός ο φωτισµός, µε τη διαφορά ότι η έξοδός της θα έχει λογικό «0». Το σύστηµα µε αυτή τη µορφή θα λειτουργεί µόνο αν ο φωτισµός έχει κατάλληλη ένταση και δεν µεταβάλλεται. Αν τώρα στην έξοδο της φωτοαντίστασης την οδηγήσουµε στην είσοδο ενός µετατροπέα αναλογικού σήµατος σε ψηφιακό (analog to digital converter- ADC) θα έχουµε στην έξοδό του µία ψηφιακή λέξη (ένα byte) που θα αντιστοιχεί στην ένταση του φωτισµού. Ο υπολογιστής εντοπίζει διέλευση του ανθρώπου ως εξής. Αν η τιµή που παίρνει από το ADC είναι σταθερή για χρόνο π.χ. 10sec την λαµβάνει ως σηµείο αναφοράς. Μετά τα 10sec οι τιµές που δίνει ο ADC συγκρίνονται µε τη τιµή αναφοράς. Αν είναι µικρότερη ή µεγαλύτερη, τότε µετρά το χρόνο που µεσολαβεί ως να ξαναγίνει ίση µε την τιµή αναφοράς. Αν ο χρόνος είναι κάτω από 10sec, ειδοποιεί (µε ένα beep) ότι κάποιος περνά. Αν όµως είναι µεγαλύτερη την λαµβάνει ως νέο σηµείο αναφοράς (σηµαίνει ότι άλλαξε η ένταση φωτισµού του χώρου). Βέβαια, αν κάποιος καθίσει µπροστά στη φωτοαντίσταση για χρόνο πάνω από δέκα sec θα ξεγελάσει το σύστηµα. Η περίπτωση αυτή µπορεί να αντιµετωπιστεί τοποθετώντας και δεύτερη φωτοαντίσταση µισό µέτρο πιο πέρα από την πρώτη. Στην περίπτωση αυτή ο υπολογιστής θα καθορίζει το σηµείο αναφοράς µόνο αν λαµβάνει και από τις δύο φωτοαντίστασης την ίδια τιµή. Μάλιστα, τώρα γίνεται δυνατή και η ανίχνευση της κατεύθυνσης του ανθρώπου (αν µπαίνει ή αν βγαίνει από το χώρο) εξετάζοντας ποια φωτοαντίσταση µεταβλήθηκε πρώτη. Η διαδικασία αυτή που εκτελείται από τον υπολογιστή ονοµάζεται επεξεργασία δεδοµένων. Αν και το παράδειγµα είναι σύντοµο γίνεται φανερό τι πλεονέκτηµα έχει να προσφέρει η επεξεργασία αυτή. Η ύπαρξη της αναλογικής εισόδου µας εισάγει στον περίφηµο κόσµο της τεχνητής νοηµοσύνης. Εδώ όλα εξαρτώνται από την αξιολόγηση της αναλογικής πληροφορίας. Η καλή επεξεργασία δεν πρέπει να αφήνει κενά ή περιθώρια για λάθη. Οι τοµείς όπου µπορούµε να έχουµε εφαρµογή της αναλογικής εισόδου είναι αµέτρητοι. Στο εµπόριο υπάρχει µεγάλη ποικιλία από αισθητήρια που καλύπτουν κάθε ιδέα. 68

69 ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ Στο σχήµα 2.1 φαίνεται το κύκλωµα της αναλογικής εισόδου. Πραγµατικά πιο απλό δε γινόταν. Όλα εκτελούνται από το µετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό ICI ο οποίος παρέχει τα δεδοµένα µέσω παράλληλης θύρας σε σειριακή µορφή. Εκτός από το ICI στο κύκλωµα βρίσκεται η δίοδος D2 η οποία παρέχει τάση αναφοράς ίση µε 2,5 V. Η τάση αναφοράς καθορίζει την περιοχή διακύµανσης της αναλογικής τάσης εισόδου από 0 έως 2.5V. Η δίοδος D1 γίνεται αγώγιµη όταν η τάση εισόδου ξεπεράσει τα 4,5V περίπου. ουλειά της είναι να προστατεύει την είσοδο του µετατροπέα από τυχόν υπερτάσεις ή από ανάστροφη τάση εισόδου. Η αντίσταση R2 περιορίζει το ρεύµα που θα περάσει µέσω της D1 σε τυχόν αγωγιµότητά της. Σχήµα 2.1 Το θεωρητικό διάγραµµα της κατασκευής. Η R1 παρέχει στην είσοδο του ICI τάση 0V όταν δεν έχουµε συνδέσει τάση στην είσοδο Κ2. Εκφράζει επίσης την είσοδο του µετατροπέα (10ΚΩ). Ο ADC0834 είναι ένας 8 bit µετατροπέας, αρκετά γρήγορος (χρόνος µετατροπής 32µS) µε τέσσερα πολυπλεγµένα κανάλια εισόδου. Από τα τέσσερα χρησιµοποιούµε µόνο το πρώτο (CHO). Το σφάλµα µετατροπής είναι µικρότερο από 1 LSB ενώ το ρεύµα που καταναλώνει δεν ξεπερνά τα 2,5mA. Η επικοινωνία µε τον υπολογιστή γίνεται σειριακά, µέσω τεσσάρων γραµµών. Η τάση τροφοδοσίας λαµβάνεται από τη γραµµή strobe της centronics. 69

70 Έτσι, δεν χρειαζόµαστε εξωτερικό τροφοδοτικό. Όµως υπάρχει περίπτωση σε µερικούς υπολογιστές να µην είναι δυνατή η τροφοδότηση µε αυτό τον τρόπο, κάποιων ιδιαιτεροτήτων του BIOS ή της κάρτας Ι/Ο του υπολογιστή. Το πρόβληµα αυτό λύνεται µόνο µε εξωτερική τροφοδότηση +5V. Ο χρονισµός του µετατροπέα γίνεται από τον υπολογιστή µέσω της γραµµής CLK. Για τη µετατροπή της τάσης εισόδου χρειάζεται µόνο 8 παλµούς clk. Ταυτόχρονα, αυτοί οι παλµοί εξάγουν σειριακά τα 8 bits της προηγούµενης µετατροπής. Έτσι γλυτώνουµε το γνωστό waiting loop από την πλευρά του υπολογιστή. Η συχνότητα των παλµών clk µπορεί να φτάσει ως 499KHz. 3. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΩΝ A/D ΚΑΙ D/A Η αρχή λειτουργίας ενός µετατροπέα A/D και D/A φαίνεται στο σχήµα 3.1 Σχήµα 3.1 Το γενικό (block) διάγραµµα των µετατροπέων. 70

71 ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D Το κύκλωµα του µετατροπέα A/D φαίνεται στο σχήµα 3.2. Όπως βλέπουµε στο παρακάτω σχήµα δεκαέξι απλοί τελεστικοί σε διάταξη συγκριτή τάσης, µετατρέπουν την τάση σε ψηφιακή πληροφορία. Τέσσερα ολοκληρωµένα LM-324, περιέχουν τους δεκαέξι συγκριτές τάσης. Ο κάθε συγκριτής δουλεύει ως εξής: όταν η είσοδος (+) έχει µεγαλύτερη τάση από την είσοδο (-) τότε η έξοδος περνά σε υψηλό δυναµικό. Στην αντίθετη περίπτωση η έξοδος έχει πολύ µικρή τάση, περίπου 0 Volt. 71

72 Σχήµα 3.2 Μετατροπέας A/D µε τελεστικούς ενισχυτές. 72

73 Όλες οι είσοδοι (+) των τελεστικών ενισχυτών είναι ενωµένες µαζί και σε αυτές εφαρµόζεται το προς µεταβολή σχήµα. Η είσοδος του κυκλώµατος A/D δέχεται κάποιο αναλογικό ψηφιακό σήµα ή µε την χρήση ενός βραχυκυκλωτήρα µπορούµε να παίρνουµε µια εσωτερικά µεταβαλλόµενη τάση για να ελέγξουµε το κύκλωµά µας. Στην περίπτωση αυτή, δεν χρησιµοποιούµε κάποιο εξωτερικό σήµα. Η µέγιστη τάση εισόδου, καθορίζεται από το trimmer P 1. Η γραµµικότητα των βηµάτων εξασφαλίζεται µε την χρήση αντιστάσεων που έχουν την ίδια τιµή. Όταν εφαρµοστεί µια τάση στην είσοδο (+) των τελεστικών τότε η έξοδός τους θα περάσει σε υψηλή τάση, εφόσον η (-) είσοδος έχει χαµηλότερη τάση. Η έξοδος των τελεστικών ενισχυτών δεν χρησιµοποιείται απ ευθείας αλλά χρειάζεται µια επιπλέον κωδικοποίηση από γραµµική σε BCD. Αυτή η µετατροπή γίνεται µε δύο ολοκληρωµένα CMOS τύπου CD Είναι προφανές ότι χρειάζονται δύο ολοκληρωµένα για να πάρουµε τα 4 bits. Αν η είσοδος 1 του ολοκληρωµένου IC 1 έχει υψηλό δυναµικό, τότε θα έχουν και οι κατώτερες είσοδοι 13, 12, 11 και 10. Η εφαρµογή του δυαδικού στην είσοδο του ολοκληρωµένου 4532 έχει σαν αποτέλεσµα την εµφάνιση του δυαδικού «100» στην έξοδο. Το IC 1 και το IC 2 έχουν 4 εξόδους A,B,C,D από το IC 1 χρησιµοποιούµε µόνο τις τρεις εξόδου A,B,C. Το IC2 δεν λειτουργεί, αν οι έξοδοι του IC 1 δεν βρίσκονται στην κατάσταση «11». Ακολούθως µερικές πύλες OR οδηγούν µέσω των κυκλωµάτων τα Leds L 1, L 2, L3 και L 4. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ D/A Ο µετατροπέας D/A βασίζεται σε έναν δυναµικό διαιρέτη µε αντιστάσεις. Με τη βοήθεια ενός διαιρέτη µπορούµε εύκολα να πάρουµε διαφορετικές τάσεις, σε σχέση µε την θέση του διαιρέτη. Το κύκλωµα φαίνεται στο σχήµα

74 Σχήµα 3.3 Ο µετατροπέας D/A λειτουργεί µε το CD

75 Αυτό βασίζεται σε ένα ολοκληρωµένο τύπου Το ολοκληρωµένο αυτό είναι πολυπλέκτης / αποπολυπλέκτης µε 16 κανάλια και έχει 4 εισόδους ελέγχου A,B,C και D, επιλέγεται µια είσοδος από τις 16 και συνδέεται στην κοινή έξοδο. Για παράδειγµα αν εφαρµοστεί η λέξη 0101 τότε στην έξοδο θα συνδεθεί η είσοδος 5. Η εσωτερική αντίσταση του κάθε διακόπτη σε κατάσταση ΟΝ είναι 100Ω και αρκετά ΜΩ σε κατάσταση OFF. Οι αντιστάσεις R 21 έως R 35, αποτελούν το δυναµικό διαιρέτη. Η µέγιστη τάση εξόδου ρυθµίζεται από το Ρ 3. Σχήµα 3.4 Απαριθµητής 4 bits up/ down. Για να συµπληρώσουµε αυτήν την κατασκευή θα χρησιµοποιήσουµε το κύκλωµα που φαίνεται στο σχήµα 3.4. Χρησιµοποιούµε έναν απαριθµητή το IC12 µε κωδικό Στην είσοδο υπάρχει ένα flip-flop τύπου RS. Με τη βοήθεια δύο µπουτόν και δύο µονοδονητών, το 4029 απαριθµεί προς τα πάνω και προς τα κάτω. Οι έξοδοι του 4029 επιλέγουν µέσω του 4027 την τάση εξόδου και επιπλέον απαριθµούν σε δυαδικό τρόπο. Οι δύο κατασκευές µπορούν να δουλέψουν και µε µπαταρίες 9Volt. Στα σχήµατα 3.5 και 3.6 φαίνονται τα τυπωµένα κυκλώµατα των µετατροπέων D/A και A/D αντίστοιχα. 75

76 Σχήµα 3.5 Το τυπωµένο κύκλωµα του µετατροπέα D/A σε φυσικό µέγεθος. 76

77 Σχήµα 3.6 Το τυπωµένο κύκλωµα του µετατροπέα A/D σε φυσικό µέγεθος. 77

78 4. ΓΕΦΥΡΑ RLC ΓΙΑ PC Η κάρτα αυτή τοποθετείται µέσα στο bus ενός pc και το µετατρέπει σε γέφυρα RLC. Χρησιµοποιεί έναν µετατροπέα 10 bits που δίνει ακρίβεια 4.88mV στην χειρότερη περίπτωση. Θα µπορούσαµε στην πραγµατικότητα να είχαµε χρησιµοποιήσει έναν µετατροπέα των 12bits κάτι που θα έφερνε την ακρίβεια στα 1.22mV, αλλά, ταυτόχρονα θα είχε πολλαπλασιαστεί το κόστος εξαρτήµατος επί 4 ή 5 φορές και το συνολικό κόστος της κατασκευής σε υπερβολικό βαθµό. Ο ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ AD 7579 Ο AD 7579 είναι ένας µετατροπέας A/D 10 bits που χρησιµοποιεί την τεχνική των διαδοχικών προσεγγίσεων. Η σχηµατική αναπαράσταση δίνεται στο σχήµα 4.1. Μια διάρκεια των 20µs του χρειάζεται για να µετατρέψει µια τάση εισόδου σε µια λέξη των 20 bits. Λειτουργεί µε τη βοήθεια ενός ταλαντωτή, του οποίου η µέγιστη συχνότητα είναι των 2.5MHz. Η δειγµατοληπτική του ταχύτητα είναι των 50Khz πράγµα που επιτρέπει την ψηφιακή µετατροπή ενός σήµατος εισόδου µέγιστης συχνότητας 25Khz. Είναι εντελώς προσαρµόσιµος µε διάφορους µικροεπεξεργαστές αφού φέρει 5 ακροδέκτες ελέγχου: /WR, /RD, /CS, RDY και INT. Οι δύο τελευταίες λειτουργίες δεν θα χρησιµοποιηθούν σε αυτή την κάρτα, αλλά παρουσιάζουν κάποιο ενδιαφέρον όταν ζητείται η µέγιστη ταχύτητα δειγµατοληψίας. Πράγµατι, η έξοδος RDY παρουσιάζει µια χαµηλή στάθµη σε όλη τη διάρκεια του κύκλου µετατροπής και µια κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης όταν η µετατροπή τερµατισθεί. Αντιστρόφως, η έξοδος /ΙΝΤ παρουσιάζει µια κατάσταση υψηλής σύνθετης κατά τη διάρκεια του κύκλου µετατροπής, και επανέρχεται κατόπιν σε χαµηλή στάθµη. Αυτό επιτρέπει στον µικροεπεξεργαστή να εκτελεί τις πράξεις µετατροπής και αναγνώρισης των αποτελεσµάτων χωρίς αργοπορία καθώς και να επιτρέπει τη µέγιστη ταχύτητα µετατροπής. 78

79 Σχήµα 4.1 Ακροδέκτες του AD Επειδή ο AD 7579 δε διαθέτει παρά µόνο οκτώ γραµµές δεδοµένων, του προστέθηκε µια συµπληρωµατική γραµµή εισόδου αποκαλούµενη ΗΒΕΝ (High Bits Enable). Κατά τη διαδικασία της ανάγνωσης, όταν επί της γραµµής αυτής παρουσιάζεται µια χαµηλή στάθµη, διαβάζονται τα 8 bits LSB (D0- d7). Όταν του εφαρµοστεί µια υψηλή στάθµη, πάντοτε κατά τη φάση της ανάγνωσης, η τελευταία αφορά τα δύο MSB (D8-D9). Αυτό είναι πολύ πρακτικό όταν ο µετατροπέας χρησιµοποιείται επί ενός bus των οκτώ bits. Ο µετατροπέας παρουσιάζει δύο εισόδου (Vin + και Vin- ) που µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε διαφορικό τρόπο λειτουργίας (differential mode) δυνατότητα που εµείς δεν θα χρησιµοποιήσουµε στην πλακέτα µας. ιαθέτει εξάλλου -και αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον χαρακτηριστικό- ένα εξασθενητή σε κάθε 79

80 είσοδο, γεγονός που επιτρέπει την τροποποίηση χωρίς εξωτερικά εξαρτήµατα, της γκάµας των τάσεων εισόδου. Σχήµα 4.2 Οι διάφοροι τρόποι λειτουργίας του AD7579 Στο σχήµα 4.2a οι δύο αντιστάσεις έχοντας τοποθετηθεί σε παράλληλη διάταξη, καµία εξασθένηση δεν πραγµατοποιείται και η µέγιστη τάση εισόδου ορίζεται στα 2,5V και η χρησιµοποιούµενη τάση αναφοράς από το ολοκληρωµένο παρουσιάζει την ίδια αυτή τιµή. Στο σχήµα 4.2b µε τη διαίρεση της τάσης δια δύο, η µέγιστη αποδεκτή τάση φέρεται στα 5V. Στο σχήµα 4.2c η µία από τις αντιστάσεις είναι συνδεδεµένη µε την τάση αναφοράς, πράγµα που επιτρέπει την είσοδο διαφορικών τάσεων. Στις τρεις αυτές περιπτώσεις, η είσοδος Vin- είναι βέβαια, συνδεδεµένη µε τη γείωση αφού δεν χρησιµοποιούµε το διαφορικό τρόπο λειτουργίας. Η σύνθετη αντίσταση εισόδου του µετατροπέα είναι των 10 ΜΩ όταν χρησιµοποιούνται οι εξασθενητές αυτή η αντίσταση πέφτει στα 20ΚΩ. Οι τρεις αυτές δυνατότητες θα τύχουν εκµετάλλευσης από την κάρτα µας, πράγµα που µας φάνηκε µια πολύ ενδιαφέρουσα επιλογή. Για να κλείσουµε αυτή την παρουσίαση επισηµαίνουµε ένα σηµαντικό σηµείο. Ο ακροδέκτης 23 (IC) χρησιµοποιείται ως εσωτερικός από τον µετατροπέα και δεν πρέπει να συνδεθεί πουθενά. 80

81 Το θεωρητικό σχηµατικό διάγραµµα Αυτό παρουσιάζεται στο σχήµα 4.3. Η κάρτα χρησιµοποιεί µία µόνο διεύθυνση στο bus του PC. Η αποκωδικοποίηση έχει ανατεθεί σε δύο ολοκληρωµένα. Το IC1 δέχεται στις εισόδους του Q0 έως Q7 τις γραµµές διευθύνσεων Α5 έως Α11 καθώς και τη γραµµή ΑΕΝ (Address Enable) και συγκρίνει τις λογικές στάθµες κάθε γραµµής µε τις εφαρµοσµένες στάθµες στις οκτώ άλλες του εισόδους Ρ0 έως Ρ7. Όταν τα δύο Bytes είναι πανοµοιότυπα, η γραµµή του Ρ=Q περνάει στη χαµηλή στάθµη. Αυτό το κύκλωµα ενεργοποιείται από την έξοδο της θύρας AND (IC3A) σε κάθε ανάγνωση ή γραφή. Η γραµµή Ρ=Q επικυρώνει αφενός το IC2 (buffer διπλής κατεύθυνσης του bus δεδοµένων) και αφετέρου ένα δεύτερο αποκωδικοποιητή διευθύνσεων, IC4 (74 LSB 138). Οι τρεις αυτές εισόδου δέχονται τις γραµµές διευθύνσεων Α2, Α3 και Α4. 81

82 Σχήµα 4.3 Πλήρες σχηµατικό διάγραµµα της κάρτας. 82

83 Έτσι, οι οκτώ διαθέσιµες γραµµές εξόδων /ΥΟ έως /Υ7 επιτρέπουν τον προσδιορισµό της διεύθυνσης στην οποία θα τοποθετηθεί η κάρτα: SW-1: H300 ως Η303 SW-2: H304 ως Η307 SW-3: H308 ως Η30Β SW-4: H30C ως Η30F SW-5: H310 ως Η313 SW-6: H314 ως Η317 SW-7: H318 ως Η31Β SW-8: H31C ως Η31F Επίσης διαθέτουµε ακόµη σε κάθε διεύθυνση, τέσσερις διαθέσιµες θέσεις αποκωδικιοποιούµενες µε τη βοήθεια του IC6, ενός 74LS139 (διπλός αποκωδικοποιητής 1-4). Το πρώτο (IC6A) ενεργοποιείται από το σήµα /ΙΟ WR συνδυαζόµενο µε τη βοήθεια µιας πόρτας OR (IC5B) µε το σήµα ενεργοποίησης της κάρτας (βασική διεύθυνση προσδιοριζόµενη από το SW1). Οι δύο του είσοδοι διευθύνσεων συνδέονται µε τις γραµµές Α0 και Α1. Έτσι διαθέτουµε στην έξοδο δύο σήµατα γραφής, εκ των οποίων το πρώτο βρίσκεται τοποθετηµένο στη βασική διεύθυνση της κάρτας, το οποίο και ενεργοποιεί το IC7. Το δεύτερο βρίσκεται στη βασική διεύθυνση +1 και ενεργοποιεί το IC9. Οι εναποµένουσες δύο έξοδοι δεν χρησιµοποιούνται. Ο δεύτερος αποκωδικοποιητής που περιλαµβάνεται στο IC6 χρησιµοποιείται για την επιλογή του µετατροπέα IC8. Το IC6B ενεργοποιείται από τα δύο σήµατα /IORD και /IOWR συνδυασµένα µε τη βοήθεια της θύρας AND IC3A και συνδυασµένα εκ νέου µε τη βασική διεύθυνση µέσω της θύρας ORIC5C. Επειδή το IC6B δέχεται εξίσου επί των γραµµών διευθύνσεων τα σήµατα Α0 και Α1, ο µετατροπέας θα επιλεγεί όταν θα ζητήσουµε µία γραφή ή ανάγνωση στη βασική διεύθυνση +2. Για παράδειγµα εάν η βασική διεύθυνση είναι Η3000: το IC7 βρίσκεται στο Η300 το IC9 βρίσκεται στο Η301 το IC8 βρίσκεται στο Η302 Η κάρτα διαθέτει µια πύλη εξόδου των 8 bits που παρέχονται από ένα οκταπλό flip-flop. Τα transistors Τ1 και Τ3 χρησιµοποιούνται για την αναστροφή των σηµάτων ενεργοποίησης, του 74HCT574. Αυτή η πύλη εξόδου θα χρησιµοποιηθεί στην περίπτωση καθοδήγησης της πλακέτας µετρήσεων, για τη µεταγωγή των διαφόρων κλιµάκων. Εάν η κάρτα A/D χρησιµοποιηθεί µόνη της αυτή η πύλη µπορεί να 83

84 χρησιµεύσει είτε για τη µεταγωγή διαφόρων πηγών προς µέτρηση, είτε για την µεταγωγή εξασθενητών τάσης. Το δεύτερο οκταπλό flip flop IC9 του οποίου µόνο δύο έξοδοι είναι συνδεδεµένες, έχει µια εσωτερική λειτουργία στην κάρτα: αφενός επιτρέπει την αλλαγή της γκάµας µέτρησης στην είσοδο του µετατροπέα και αφετέρου την επιλογή στο mode ανάγνωσης του µετατροπέα είτε των δύο ΜSB είτε των οκτώ LSB ελαφρού βάρους. Επί του προκειµένου θα µπορούσαµε να ενεργήσουµε κατά διαφορετικό τρόπο. Πραγµατικά, µε τη συµπληρωµατική βοήθεια µιας θύρας και µιας γραµµής ενεργοποίησης προεχόµενης από το κύκλωµα IC6B θα µπορούσαµε να προβούµε στην επιλογή των MSB ή LSB ευρισκόµενων τότε σε δύο διαφορετικές διευθύνσεις. ιαλέξαµε την ευκολότερη λύση, τουλάχιστον σε ό,τι αφορά το σχέδιο του τυπωµένου κυκλώµατος αφού µε τον τρόπο που ενεργήσαµε δύο πρόσθετες εντολές απαιτούνται για κάθε ανάγνωση. Η είσοδος της προς µέτρηση τάσης δε γίνεται απ ευθείας στην είσοδο του µετατροπέα, αλλά µέσω ενός τελεστικού ενισχυτή (IC11) διαµορφωµένου σε ακολουθητή τάσης. Η είσοδός του προστατεύεται από δύο διόδους, zener τοποθετηµένες αντιστρόφως η µία προς την άλλη που περιορίζουν σε περίπου 5,4V την τάση που εφαρµόζεται στη µη-αναστρεφόµενη είσοδό του. Έχει προβλεφθεί ρύθµιση της τάσης offset του ενισχυτή προς το σκοπό της ακύρωσης κάθε ανεπιθύµητης τάσης στην έξοδο. Ο ηλεκτρονόµος RL1 χρησιµοποιείται για την µεταγωγή της κλίµακας τάσης εισόδου. Όταν βρίσκεται σε ηρεµία η είσοδος +VinB τίθεται παράλληλα επί της εισόδου +VinA και η κλίµακα εκτείνεται από 0V στα +2,5V. Όταν βρίσκεται εν δράσει, η είσοδος +VinB τίθεται είτε στη γείωση (γκάµα από 0V έως +5V), είτε συνδέεται µε την τάση αναφοράς (γκάµα από -2,5V έως +2,5V), σύµφωνα µε την θέση του αναστροφέα SW2. Η τάση αναφοράς παράγεται µε τη βοήθεια µιας ρυθµιζόµενης διόδου zener της TL431, και ρυθµίζεται επακριβώς στα +2,5V. Το σήµα του clock που είναι αναγκαίο για τη λειτουργία του µετατροπέα προέρχεται από έναν ταλαντωτή των 10MHz του οποίου το σήµα εξόδου διαιρείται διά 4 µε τη βοήθεια του διπλού flip-flop D, IC 10, ένα 74LS74. Με αυτή τη συχνότητα, ο µέγιστος χρόνος µετατροπής είναι 18,5µsec. Αν υποθέσουµε ότι ο χρόνος ανάγνωσης είναι 1µsec, τότε η µέγιστη συχνότητα δειγµατοληψίας είναι, όπως είδαµε παραπάνω, των 59KHz. Κάθε κύκλωµα αποζύγνυται από έναν πυκνωτή των 100nF. Η απόζευξη της γραµµής τροφοδότησης του µετατροπέα 84

85 εξασφαλίζεται, ως προς αυτόν, από έναν πρόσθετο πυκνωτή των 47µF. Το ίδιο και για την τάση αναφοράς. Εφαρµογή σε γέφυρα RLC Καθώς περιγράψαµε η κάρτα µετρήσεων για PC επιτρέπει πολλαπλές εφαρµογές µεταξύ των οποίων και τη χρήση ως γέφυρας RLC. Βρίσκουµε στο σχήµα 4.4 τις προ εκτέλεση συνδέσεις για να προσδιορίσουµε την τιµή αντίστασης µιας επαγωγής ή της χωρητικότητας και του συντελεστή της ποιότητας ή απώλειας. Αυτά τα στοιχεία απλώς θα συνδεθούν µε την έξοδο του ενισχυτή που παρέχει το ηµιτονοειδές σήµα και αφετέρου µε την είσοδο του ενισχυτή µέτρησης. Η έξοδος του ενισχυτή της πλακέτας πολλών λειτουργιών θα ρυθµιστεί στα 200mV ή στα 2V, ενώ η απολαβή του ενισχυτή µέτρησης θα ρυθµιστεί στα 5, της πλακέτας µετατροπέας, δεχόµενης 5V ως ανώτατο όριο θα πρέπει λοιπόν να επιλέξουµε τις κλίµακες και τις αντιστάσεις R4 µέτρησης. Μια µέτρηση θα γίνει πρώτα σε βραχυκύκλωµα για να καταγράψει τις τιµές των παρασιτικών στοιχείων, και το επιτευχθέν αποτέλεσµα πρέπει τότε να επεξεργαστεί µε υπολογισµούς. Σχήµα 4.4 Παράσταση της µετατόπισης της φάσης σύµφωνα µε τον τύπο της σύνθετης αντίστασης. 85

86 Ακολούθως πρέπει να γίνουν δύο µετρήσεις, η µία θα επιτρέψει τον καθορισµό της τάσης V, στα όρια της αντίστασης R m µεταγωγικής µέτρησης η άλλη θα υποδείξει τη γωνία µετατόπισης της φάσεως Φ, που προκύπτει από την εφαρµογή του ηµιτονοειδούς σήµατος στο συνδεδεµένο εξάρτηµα. Τα υπόλοιπα είναι πλέον υπόθεση υπολογισµών των οποίων υπενθυµίζουµε τα πλέον σηµαντικά σηµεία. Αναφερόµενοι στο σχήµα 4.4 V s = V e [R m / (Z+R m )] εξού Z= R m [V e /V s -1] Καθώς Z=r+jx V s /V e = R m /R m +r+jx V s /V e = (R m /R m +r) 1/[1+j(x/R m +r)] Για µια επαγωγή: V s /V e = (R m /R m +r) 1/j [Lω/(R m /r)] tgφ= Lω/(R m +r) Για έναν πυκνωτή: V s /V e = (R m /R m +r) [1/(1-j/R m +r)cω)] tgφ= -[1/(R m +r)cω] Γενικά: tgφ= -x/(r m +r) Στην πρακτική το λογισµικό θα σχεδιαστεί κατά αυτόν τον τρόπο, καθώς: Το Ve είναι γνωστό Το Vs είναι γνωστό γιατί µετρήθηκε Το Rm είναι γνωστό Το Φ είναι γνωστό γιατί µετρήθηκε Και το ω=2πf είναι γνωστό Μπορούµε ξεκινώντας από το Z = r + x = 2 2 1/ 2 ( ) Rm[( Ve / Vs ) 1] και tgφ= x/(r m +r) να υπολογίσουµε τις τιµές του x και του r, άρα και όλες τις παραµέτρους του εξαρτήµατος. Αλλά όταν τερµατιστούν οι υπολογισµοί, πρέπει να κάνουµε µια διόρθωση σε σχέση µε την µετρηθείσα τιµή του Φ. Πράγµατι, Q=tgΦ=x/r=1/D Και µετρούµε την 86

87 tgφ= x/(r+r m ) Αρκεί λοιπόν όταν τα Lω, Cω και r γίνουν γνωστά να ξαναεφαρµόσουµε τον πλήρη τύπο. Για τη µέτρηση της γωνίας µετατόπισης φάσης, µετρούµε την τάση RMS επί µιας περιόδου (σχήµατα 4.5 και 4.6) Σχήµατα 4.5 και 4.6 Τα σήµατα µετατόπισης φάσης που επιτεύχθηκαν επεξεργασθέντα από τον µετατροπέα RMS Για µια χωρητικότητα: Φ=2π-(V 2 rms /V 2 max ) 2π Για µια επαγωγή: Φ=(V 2 rms /V 2 max )2π Για τον υπολογισµό του x και του r: Z=R m [(V e /V s )-1] Θέτουµε Α=[(Ve/Vs)-1] Τότε αr m =(r 2 +x 2 ) 1/2 (1) ακόµα θέτουµε Β=tgΦ=x/(R m +r) Τότε x=β (R m +r) (2) Μεταφέροντας αυτή την τιµή του x στο (1) έχουµε: αr m =[r 2 +β 2 (R m +r) 2 ] 1/2 87

88 ή α 2 R 2 m +r 2 +βr 2 m +2β 2 R m r+β 2 r 2 -α 2 R 2 m +r 2 +B 2 +R 2 m +2B 2 R m r+b 2 r 2 =0 (β 2 +1)r 2 +2β 2 R m r+(β 2 -α 2 )R 2 m =0 =(β 2 R 2 m )- (β 2 +1) (β 2 -α 2 2 )R m Πάντοτε θετικό αφού α>β, r=[-β 2 R m +( ) 1/2 ]β 2 +1 Συµπερασµατικά το λογισµικό θα χρησιµοποιήσει τους ακόλουθους τύπους που θα καθορίσουν τα χαρακτηριστικά της χωρητικότητας ή της συνδεθείσας επαγωγής µε α=[(v e /V s )-1) και β=tgφ Σε όλες τις περιπτώσεις, πρέπει να επιλέξουµε τη συχνότητα, την τάση και την αντίσταση που θα µας επιτρέψουν το καλύτερο πεδίο µέτρησης (για την ακρίβεια) δηλαδή µεταξύ 0.5V και 5V για την είσοδο του µετατροπέα RMS δηλαδή 0.1V έως 1V στα άκρα του R m. 5. ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ A/D Η τεχνολογία κατασκευής ολοκληρωµένων κυκλωµάτων έχει πλέον αρχίσει να προσανατολίζεται στη σχεδίαση chip που θα µπορούν να συµπεριλαµβάνουν και ψηφιακά µέρη και αναλογικά. Οι µικροελεγκτές δε θα µπορούσαν να σταθούν πίσω από αυτήν την εξέλιξη. Και επειδή σε ένα τέτοιο chip η πιο εξυπηρετική συνύπαρξη θα µπορούσε να είναι αυτή ενός µετατροπέα A/D γι αυτό τον λόγο όλη η προσπάθεια των κατασκευαστών στράφηκε προς αυτό το σηµείο. Οι µικροελεγκτές της INTEL καθότι παλαιότεροι δεν περιλαµβάνουν τέτοια βαθµίδα (νεότεροι τύπο την εµπεριέχουν). Οι µικροελεγκτές της SGS-THOMSON την συµπεριλαµβάνουν όλοι, ενώ για τους PIC της MICROCHIP θα βρούµε µόνο έναν τύπο. Κύρια σηµεία που επισηµαίνονται στον πίνακα 5.1 είναι η διακριτικότητα που σε όλους τους τύπους έχει περιοριστεί στην τυπική και βολική τιµή των 8bit, γραµµικότητα, η ταχύτητα, το σύνολο των εισόδων και φυσικά η δυνατότητα σύνδεσης µιας εξωτερικής πηγής τάσης αναφοράς. Η γραµµικότητα εκφράζει, όπως το λέει και η ίδια η λέξη, το κατά πόσο η συνάρτηση µεταφοράς βάση της οποίας µετασχηµατίζονται οι αναλογικές τάσεις σε ψηφιακά εκφρασµένες ισοδύναµες τιµές είναι ευθύγραµµη. Αποκλίσεις από την ιδανική ευθεία, µετρούνται κάνοντας χρήση LSB (Least Significant Bit) που εν προκειµένω δηλώνει το 88

89 πόσα ψηφία µπορεί να απέχει η δυαδική τιµή που µετρήθηκε από την πραγµατική τάση. Πίνακας 5.1 Μετατροπέας A/D Μικροελεγκτής ιακριτότητα (bit) Γραµµικότητα Ταχύτητα Πλήθος εισόδων Τάση αναφοράς 87C C51FA C51FB C51FC ST bit 2 LSB 70 µsec 8 Vdd (Εσ.) ST bit 2 LSB 70 µsec 16 Vdd (Εσ.) ST bit 2 LSB 70 µsec 8 Vdd (Εσ.) ST bit 2 LSB 70 µsec 16 Vdd (Εσ.) PIC16C PIC16C PIC16C PIC16C PIC16C71 8 bit 2 LSB 20 µsec 4 Vdd (Εξ.) PIC16C Είναι προφανές πως ένας ιδανικός µετατροπέας θα πρέπει να έχει γραµµικότητα που περιγράφεται από µηδενικό αριθµό LSB. Η ταχύτητα έχει άµεση σχέση µε το πλήθος των διαδοχικών µετρήσεων που µπορούν να ληφθούν σε ένα χρονικό διάστηµα. Αυτό µε τη σειρά του έχει άµεση σχέση µε την µέγιστη συχνότητα της κυµατοµορφής που δειγµατοληπτείται. Μικρός χρόνος µετατροπής σηµαίνει µεγαλύτερη επεξεργαστική δυνατότητα. Ο PIC16C71 χαρακτηρίζεται από τον αισθητά µικρότερο χρόνο. Αν µάλιστα λάβουµε υπόψη µας πως στο εσωτερικό του συµπεριλαµβάνει κυκλώµατα Sample & Hold, τότε είναι προφανές πως το µόνο που χρειάζεται να τοποθετήσουµε εµείς εξωτερικά είναι ένα µόνο antialliasing filter. Ένα ακόµα σηµαντικό πλεονέκτηµά του είναι ότι επιτρέπει σ ένα από τους ακροδέκτες του τη σύνδεση τάσης αναφοράς που για καλύτερη γραµµικότητα θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν µεγαλύτερη. Η προφανής σύνδεση για να εξασφαλίζεται αυτό είναι η άµεση σύνδεση του ακροδέκτη αυτού µε τη γραµµή 89

90 τροφοδοσίας. Κάτι τέτοιο όµως εισάγει θόρυβο που πολλές φορές µπορεί να κάνει την σχεδίαση τελείως προβληµατική. Στο πλήθος των εισόδων που µπορούν να µετατραπούν σε αναλογικές (σε βάρος των υπαρχόντων ψηφιακών) οι µικροελεγκτές της SGS-THOMSON πλεονεκτούν. Ανάλογα µε τον τύπο τους µπορούν να έχουν 8 ή 16 εισόδους σε σχέση µε τις 4 του ΡΙ16C ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΛΥΣΕΙΣ ΣΕ ΤΜΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΣΕ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟ Η σχεδίαση ενός τµήµατος µετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό εάν και εκ πρώτης όψεως φαίνεται απλή υπόθεση, στην πραγµατικότητα η πληθώρα των ολοκληρωµένων (άρα και των προδιαγραφών) και των παραµέτρων που θα πρέπει να ληφθούν υπόψη δυσκολεύουν τα πράγµατα. Καρδιά του κυκλώµατος αποτελεί το ολοκληρωµένο που κάνει την µετατροπή και συνεπώς το πρώτο πράγµα που θα πρέπει να κάνει κανείς είναι να επιλέξει αυτό το ολοκληρωµένο. Εδώ ο προορισµός του όλου τµήµατος θα προσδιορίσει και τις προδιαγραφές που θα πρέπει να πληροί το ολοκληρωµένο αυτό. Έτσι, για εφαρµογές οµιλίας θα πρέπει να προτιµηθεί ένας απλός µετατροπέας χαµηλών συχνοτήτων µε ανάλυση 8, 12 ή 16bit ανάλογη της ποιότητας αναπαραγωγής. Για εφαρµογές ήχου υψηλής πιστότητας hi-fi απαιτείται ένα ολοκληρωµένο µε υψηλή ανάλυση (16-24 bit) και ταυτόχρονα µε ένα σχετικά µεγάλο εύρος ζώνης/ ταχύτητας µετατροπής για να µπορεί κατά τη λειτουργία του να πραγµατοποιεί αρκετές φορές υπερδειγµατοληψία και να παράγει «σωστό» ήχο. Για εφαρµογές αναπαραγωγής µετατροπέας µε ταχύτητα µετατροπής δειγµάτων το δευτερόλεπτο και άνω, απαίτηση η οποία περιορίζει την ανάλυση στα 6 ή το πολύ 8 bit. Στο κύκλωµα του σχήµατος 6.1 φαίνεται το κύκλωµα ενός µετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό. Χρησιµοποιείται είτε το ολοκληρωµένο DAC832 που έχει ανάλυση 8bit είτε το DAC1230 που έχει ανάλυση 12 bit. Τα δύο αυτά ολοκληρωµένα είναι απολύτως συµβατά µεταξύ τους (ΡΙΝ COMPATIBLE). Τα ολοκληρωµένα ανήκουν σε µια µεσαία κατηγορία από πλευράς ταχύτητας µετατροπής που µπορούν να παράγουν στην έξοδό τους αξιόπιστα σήµατα έως και 400KHz. Αντιπροσωπευτικά είναι και από πλευράς εσωτερικής δοµής αφού περιέχουν τα 90

91 πασίγνωστα δίκτυα αντιστάσεων σκάλας R-2R τα οποία αναλαµβάνουν την διαίρεση της τάσης αναφοράς και την παραγωγή του αναλογικού σήµατος. Ειδικό χαρακτηριστικό των ολοκληρωµένων αυτών είναι το γεγονός ότι περιέχουν πριν τον κυρίως µετατροπέα δύο καταχωρητές οι οποίοι αποµνηµονεύουν την ψηφιακή πληροφορία και παράγουν την αναλογική συνεχώς χωρίς να χρειάζεται να απασχολείται γι αυτό η CPU. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι πολύ σηµαντικό για κάποιον που χρειάζεται να παράγει σταθερές τάσεις π.χ. να ελέγξει ένα τροφοδοτικό, ενώ για εκείνον που χρειάζεται ταχύτατη µετατροπή, οι καταχωρητές αυτοί περιορίζουν την µέγιστη συχνότητα εξόδου στο µισό, αφού χρειάζονται δύο αντί για ένα βήµατα κατά τον προγραµµατισµό. Σ αυτήν την περίπτωση οι καταχωρητές µπορούν να τεθούν εκτός κυκλώµατος, απλά γειώνοντας τους κατάλληλους ακροδέκτες του ολοκληρωµένου σύµφωνα µε το εγχειρίδιο του κατασκευαστή. Σχήµα 6.1 Κύκλωµα µετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό Ένα άλλο χαρακτηριστικό των ολοκληρωµένων µετατροπής D/A είναι το είδος του σήµατος εξόδου, δηλαδή το εάν η έξοδος του µετατροπέα θα είναι τάση ή ρεύµα. Κατά κανόνα οι µετατροπείς που στην έξοδό τους παρέχουν ρεύµα είναι πολύ ακριβέστεροι από τους άλλους και ενδείκνυται η χρήση τους. Εάν στην έξοδο επιθυµείται η ύπαρξη τάσης ο σχεδιαστής δεν έχει 91

92 παρά να τοποθετήσει έναν µετατροπέα ρεύµατος σε τάση µε χρήση τελεστικού ενισχυτή όπως φαίνεται και στο σχήµα 6.1. Παραµένοντας στο σχήµα 6.1 παρατηρεί κανείς την ύπαρξη της διόδου zener η οποία παράγει την τάση/ ρεύµα αναφοράς και αφετέρου τον µετατροπέα ρεύµατος σε τάση, πράγµα που µαρτυρά ότι η έξοδος του χρησιµοποιούµενου D/A είναι ρεύµα και όχι τάση. Το σήµα στην συνέχεια ενισχύεται κατά τάση και ρεύµα από τον τελευταίο τελεστικό (δεξιά) στον οποίο έχει δοθεί δυνατότητα ρύθµισης τόσο του κέρδους όσο και της τάσης εκτροπής. Ενδείκνυται η χρησιµοποίηση τρίµµερ 10 ή παραπάνω στροφών για την ρύθµιση αυτών των δύο µεγεθών είτε κάποιος επιθυµεί µεγάλη ακρίβεια είτε όχι διότι µε τα κοινά τρίµµερ αφενός θα σταθεί αδύνατη η ρύθµιση και αφετέρου θα υπάρχει ολίσθηση των µεγεθών στον παραµικρό κραδασµό. Ένα πρόβληµα που µπορεί να παρουσιαστεί µετά την κατασκευή και τη λειτουργία ενός κυκλώµατος µετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό είναι η έλλειψη γραµµικότητας. Η γραµµικότητα ελέγχεται µε τη βοήθεια ενός µικρού προγράµµατος που προκαλεί στον D/A την παραγωγή σήµατος ράµπας. Στα σχήµατα 6.2 α και 6.2β µπορεί να δεις κανείς πως φαίνεται το σήµα στην οθόνη του παλµογράφου όταν υπάρχουν προβλήµατα γραµµικότητας ενώ στο 6.2γ φαίνεται η ιδανική περίπτωση που είναι µια ευθεία. Θα πρέπει αρχικά να τονιστεί ότι τα σχήµατα 6.2 α και 6.2β απεικονίζουν δύο διαφορετικά προβλήµατα ένα εκ των οποίων έχει λύση. Η καµπύλη στο σχήµα 6.2 α οφείλεται στο ίδιο το ολοκληρωµένο του µετατροπέα D/A και δε µπορεί να κάνει κανείς τίποτα παρά να διαλέξει ένα ολοκληρωµένο µε πολύ καλή γραµµικότητα. Στο σχήµα 6.2β παρατηρεί κανείς ότι οι σκάλες του σήµατος έχουν άνισες αποστάσεις µεταξύ τους προκαλώντας συνεχώς ένα σφάλµα το οποίο δεν υπάρχει περίπτωση να µπορέσει να διορθωθεί µέσω λογισµικού ακόµα και µε τους πιο σύνθετους αλγόριθµους διόρθωσης. Οι λύσεις στο πρόβληµα είναι δύο: καταρχήν ο κάθε κατασκευαστής µετατροπέων D/A προτείνει η τάση τροφοδοσίας του ολοκληρωµένου να είναι τουλάχιστον διπλάσια της τάσης αναφοράς, πράγµα που σηµαίνει ότι εάν η τάση τροφοδοσίας είναι 5 Volts η τάση αναφοράς δε θα πρέπει να υπερβαίνει τα 2.5Volts. Αυτή η σύσταση θα πρέπει να γίνει σεβαστή διότι πειράµατα έδειξαν τεράστια διαφορά στη γραµµικότητα. Ετσι προτείνεται η χρήση τάσης τροφοδοσίας 12Volts και τάσης αναφοράς κάτω από 5 Volts. 92

93 Σχήµα 6.2 α) µη γραµµικότητα οφειλόµενη στο ολοκληρωµένο β) µη γραµµικότητα οφειλόµενη στην τάση αναφοράς γ) ιδανική κυµατοµορφή Η δεύτερη λύση είναι η χρησιµοποίηση τάσης αναφοράς όχι µε βάση την τροφοδοσία αλλά ανεξάρτητα µε τη βοήθεια ενός από τα ολοκληρωµένα παραγωγής τάσης αναφοράς (π.χ. REF-02). Αν και δαπανηρή αυτή η µέθοδος θα φέρει στο τέλος εκπληκτικά αποτελέσµατα. Ένα άλλο πρόβληµα είναι η δυνατότητα παραγωγής τόσο θετικής τάσης (π.χ. 0 έως 10Volts) όσο και συµµετρικής/ διπολικής (π.χ. -10 έως +10volts). Η λύση στο πρόβληµα είναι ιδιαίτερα απλή και µάλιστα ο σχεδιαστής µπορεί να χρησιµοποιήσει την τεχνική µε βραχυκυκλωτήρες για να επιλεγεί µία εκ των δύο λειτουργιών ανάλογα µε τις απαιτήσεις. Το πώς µπορεί το συγκεκριµένο DAC να χρησιµοποιηθεί και µε τους δύο τρόπους φαίνεται στο σχήµα 6.3 ενώ η µέθοδος µπορεί να επεκταθεί και να εφαρµοσθεί σχεδόν σε κάθε τύπο µετατροπέα. Ακόµη, ιδιαίτερα προβλήµατα προκύπτουν όταν οι προδιαγραφές του συστήµατος απαιτούν περισσότερες από µία 93

5.1 Θεωρητική εισαγωγή

5.1 Θεωρητική εισαγωγή ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 5 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ BCD Σκοπός: Η κατανόηση της µετατροπής ενός τύπου δυαδικής πληροφορίας σε άλλον (κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση) µε τη µελέτη της κωδικοποίησης BCD

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτές Μετρήσεων. 3.1 Ο διαφορικός Ενισχυτής

Ενισχυτές Μετρήσεων. 3.1 Ο διαφορικός Ενισχυτής 3 Ενισχυτές Μετρήσεων 3.1 Ο διαφορικός Ενισχυτής Πολλές φορές ένας ενισχυτής σχεδιάζεται ώστε να αποκρίνεται στη διαφορά µεταξύ δύο σηµάτων εισόδου. Ένας τέτοιος ενισχυτής ονοµάζεται ενισχυτής διαφοράς

Διαβάστε περισσότερα

Τελεστικοί Ενισχυτές

Τελεστικοί Ενισχυτές Τελεστικοί Ενισχυτές Ενισχυτές-Γενικά: Οι ενισχυτές είναι δίθυρα δίκτυα στα οποία η τάση ή το ρεύμα εξόδου είναι ευθέως ανάλογη της τάσεως ή του ρεύματος εισόδου. Υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά είδη ενισχυτών:

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστηριακές ασκήσεις λογικών κυκλωμάτων 11 A/D-D/A

Εργαστηριακές ασκήσεις λογικών κυκλωμάτων 11 A/D-D/A 11.1 Θεωρητικό μέρος 11 A/D-D/A 11.1.1 Μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό σήμα (A/D converter) με δυαδικό μετρητή Σχ.1 Μετατροπέας A/D με δυαδικό μετρητή Στο σχήμα 1 απεικονίζεται σε block diagram ένας

Διαβάστε περισσότερα

3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Kρυσταλλοδίοδος ή δίοδος επαφής. ίοδος: συνδυασµός ηµιαγωγών τύπου Ρ και Ν ΤΕΙ ΧΑΛΚΙ ΑΣ

3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Kρυσταλλοδίοδος ή δίοδος επαφής. ίοδος: συνδυασµός ηµιαγωγών τύπου Ρ και Ν ΤΕΙ ΧΑΛΚΙ ΑΣ 3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 3. ΙΟ ΟΣ ΚΑΙ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΙΟ ΩΝ Kρυσταλλοδίοδος ή δίοδος επαφής ίοδος: συνδυασµός ηµιαγωγών τύπου Ρ και Ν 3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

6. Τελεστικοί ενισχυτές

6. Τελεστικοί ενισχυτές 6. Τελεστικοί ενισχυτές 6. Εισαγωγή Ο τελεστικός ενισχυτής (OP AMP) είναι ένας ενισχυτής με μεγάλη απολαβή στον οποίο προσαρτάται ανάδραση, ώστε να ελέγχεται η λειτουργία του. Χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση

Διαβάστε περισσότερα

Πόλωση των Τρανζίστορ

Πόλωση των Τρανζίστορ Πόλωση των Τρανζίστορ Πόλωση λέμε την κατάλληλη συνεχή τάση που πρέπει να εφαρμόσουμε στο κύκλωμα που περιλαμβάνει κάποιο ηλεκτρονικό στοιχείο (π.χ τρανζίστορ), έτσι ώστε να εξασφαλίσουμε την ομαλή λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ. ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/01/2015

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ. ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/01/2015 ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 8//5 ΘΕΜΑ ο (.5 μονάδες) Η έξοδος του αισθητήρα του παρακάτω σχήματος είναι γραμμικό σήμα τάσης, το οποίο εφαρμόζεται για χρονικό διάστημα

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 2η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 2η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail: Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ E mail: pasv@teiath.gr 2 1 Όπως

Διαβάστε περισσότερα

Σελίδα 1 από 11. Απαντήσεις στο φυλλάδιο 47. Ερώτηση 1 η : Αποτελούν τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα µε τα οποία συνήθως γίνεται η διασύνδεση του αναλογικού

Σελίδα 1 από 11. Απαντήσεις στο φυλλάδιο 47. Ερώτηση 1 η : Αποτελούν τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα µε τα οποία συνήθως γίνεται η διασύνδεση του αναλογικού Σελίδα 1 από 11 Απαντήσεις στο φυλλάδιο 47 Ερώτηση 1 η : Αποτελούν τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα µε τα οποία συνήθως γίνεται η διασύνδεση του αναλογικού φυσικού κόσµου και ενός ψηφιακού συστήµατος. Στο παρακάτω

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1ο Μέρος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1...9 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΤΡΗΤΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ... 9 1.1 Εισαγωγή... 9 1.2 Ακρίβεια (Αccuracy)... 10 1.2.1 Παράδειγμα... 11 1.2.2 Παράδειγμα... 12 1.3 Σαφήνεια (Precision)...

Διαβάστε περισσότερα

1 η Θεµατική Ενότητα : Δυαδικά Συστήµατα

1 η Θεµατική Ενότητα : Δυαδικά Συστήµατα 1 η Θεµατική Ενότητα : Δυαδικά Συστήµατα Δεκαδικοί Αριθµοί Βάση : 10 Ψηφία : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Αριθµοί: Συντελεστές Χ δυνάµεις του 10 7392.25 = 7x10 3 + 3x10 2 + 9x10 1 + 2x10 0 + 2x10-1 + 5x10-2

Διαβάστε περισσότερα

Συλλογή & Επεξεργασία Δεδομένων Εργαστήριο 5. Ρυθμίζοντας τη Φορά Περιστροφής. Σύστημα Συλλογής & Επεξεργασίας Μετρήσεων

Συλλογή & Επεξεργασία Δεδομένων Εργαστήριο 5. Ρυθμίζοντας τη Φορά Περιστροφής. Σύστημα Συλλογής & Επεξεργασίας Μετρήσεων Σκοπός Συλλογή & Επεξεργασία Δεδομένων Εργαστήριο 5 Ρυθμίζοντας τη Φορά Περιστροφής DC Κινητήρα. Σύστημα Συλλογής & Επεξεργασίας Μετρήσεων Βασική δομή ενός προγράμματος στο LabVIEW. Εμπρόσθιο Πλαίσιο (front

Διαβάστε περισσότερα

Μετρολογικές Διατάξεις Μέτρησης Θερμοκρασίας. 4.1. Μετρολογικός Ενισχυτής τάσεων θερμοζεύγους Κ και η δοκιμή (testing).

Μετρολογικές Διατάξεις Μέτρησης Θερμοκρασίας. 4.1. Μετρολογικός Ενισχυτής τάσεων θερμοζεύγους Κ και η δοκιμή (testing). Κεφάλαιο 4 Μετρολογικές Διατάξεις Μέτρησης Θερμοκρασίας. 4.1. Μετρολογικός Ενισχυτής τάσεων θερμοζεύγους Κ και η δοκιμή (testing). Οι ενδείξεις (τάσεις εξόδου) των θερμοζευγών τύπου Κ είναι δύσκολο να

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ : ΒΑΣΙΚΕΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΕΣ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ. ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1περίοδος

ΘΕΜΑ : ΒΑΣΙΚΕΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΕΣ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ. ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1περίοδος ΘΕΜΑ : ΒΑΣΙΚΕΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΕΣ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1περίοδος Ο τελεστικός ενισχυτής μπορεί να συνδεθεί σε διάφορες συνδεσμολογίες δημιουργώντας πολύ χρήσιμα κυκλώματα. τόσο στα αναλογικά κυκλώματα

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου) ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου) 1 FET Δομή και λειτουργία Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου είναι ηλεκτρονικά στοιχεία στα οποία οι φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ενός

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο Ένα: ιπολικά Transistor

Κεφάλαιο Ένα: ιπολικά Transistor Κεφάλαιο Ένα: 1.1 Εισαγωγή Το 1951 ο William Schockley εφεύρε το πρώτο transistor επαφής, µια ηµιαγωγική διάταξη η οποία µπορεί να ενισχύσει ηλεκτρονικά σήµατα, όπως ραδιοφωνικά και τηλεοπτικά σήµατα.

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Σχ.6.1. Απλή συνδεσµολογία καθρέπτη ρεύµατος.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Σχ.6.1. Απλή συνδεσµολογία καθρέπτη ρεύµατος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 6.1 ΚΑΘΡΕΠΤΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Σε ένα καθρέπτη ρεύµατος, το ρεύµα του κλάδου της εξόδου είναι πάντα ίσο µε το ρεύµα του κλάδου της εισόδου, αποτελεί δηλαδή το είδωλο του. Μία τέτοια διάταξη δείχνει

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 21/06/2011 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 21/06/2011 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 2/06/20 ΘΕΜΑ ο (2 μονάδες) Το ρεύμα που διαρρέει κλάδο ενός ηλεκτρικού δικτύου μετρήθηκε με ηλεκτρονικό πολύμετρο και προέκυψαν οι ακόλουθες μετρήσεις: Μέτρηση Τιμή (ma) 4.75

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 1 ΛΥΣΗ. Το Q Στη χαρακτηριστική αντιστοιχεί σε ρεύµα βάσης 35 (Fig.2). Η πτώση τάσης πάνω στην : Στο Q έχω

Άσκηση 1 ΛΥΣΗ. Το Q Στη χαρακτηριστική αντιστοιχεί σε ρεύµα βάσης 35 (Fig.2). Η πτώση τάσης πάνω στην : Στο Q έχω ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ Άσκηση 1 To κύκλωµα του Fig.1 χρησιµοποιεί τρανζίστορ Ge (αγνοείστε τη Vbe) και οι χαρακτηριστικές του δίδονται στο Fig.2. Να υπολογίσετε τις αντιστάσεις εκποµπού και συλλέκτη, έτσι ώστε

Διαβάστε περισσότερα

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική (ΕΤΥ-482) 1 ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ A. Πίνακες αληθείας λογικών πυλών. Στη θετική λογική το λογικό 0 παριστάνεται µε ένα χαµηλό δυναµικό, V L, ενώ το λογικό 1

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1-3 Κέρδος Τάσης του ιαφορικού Ενισχυτή µε FET s 8

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1-3 Κέρδος Τάσης του ιαφορικού Ενισχυτή µε FET s 8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ 1 1-1 Κέρδος Τάσης του ιαφορικού Ενισχυτή µε BJT s 1 και ιπλή Έξοδο Ανάλυση µε το Υβριδικό Ισοδύναµο του Τρανζίστορ 2 Ανάλυση µε βάση τις Ενισχύσεις των Βαθµίδων CE- 4

Διαβάστε περισσότερα

Διαφορικοί Ενισχυτές

Διαφορικοί Ενισχυτές Διαφορικοί Ενισχυτές Γενικά: Ο Διαφορικός ενισχυτής (ΔΕ) είναι το βασικό δομικό στοιχείο ενός τελεστικού ενισχυτή. Η λειτουργία ενός ΔΕ είναι η ενίσχυση της διαφοράς μεταξύ δύο σημάτων εισόδου. Τα αρχικά

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Συστήματα. 1. Συστήματα Αριθμών

Ψηφιακά Συστήματα. 1. Συστήματα Αριθμών Ψηφιακά Συστήματα 1. Συστήματα Αριθμών Βιβλιογραφία 1. Φανουράκης Κ., Πάτσης Γ., Τσακιρίδης Ο., Θεωρία και Ασκήσεις Ψηφιακών Ηλεκτρονικών, ΜΑΡΙΑ ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΕΠΕ, 2016. [59382199] 2. Floyd Thomas L.,

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο Τρία: Ψηφιακά Ηλεκτρονικά

Κεφάλαιο Τρία: Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Κεφάλαιο Τρία: 3.1 Τι είναι αναλογικό και τι ψηφιακό µέγεθος Αναλογικό ονοµάζεται το µέγεθος που µπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιµή σε µια συγκεκριµένη περιοχή τιµών π.χ. η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου. Ψηφιακό

Διαβάστε περισσότερα

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Βασικά στοιχεία κυκλωμάτων Ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα αποτελείται από: Πηγή ενέργειας (τάσης ή ρεύματος) Αγωγούς Μονωτές

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 2 η : ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ

ΑΣΚΗΣΗ 2 η : ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΤΕΙ ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ - ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΠΑΡΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΑΣΚΗΣΗ 2 η : ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ:.. ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ:.. Α. ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΕΧΟΥΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ A1. Για τις ηµιτελείς προτάσεις Α1.1 έως και Α1.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της πρότασης

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακοί Υπολογιστές

Ψηφιακοί Υπολογιστές 1 η Θεµατική Ενότητα : υαδικά Συστήµατα Ψηφιακοί Υπολογιστές Παλαιότερα οι υπολογιστές χρησιµοποιούνταν για αριθµητικούς υπολογισµούς Ψηφίο (digit) Ψηφιακοί Υπολογιστές Σήµατα (signals) : διακριτά στοιχεία

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες Κεφάλαιο 3 Λογικές Πύλες 3.1 Βασικές λογικές πύλες Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που εκτελούν τις βασικές πράξεις της Άλγεβρας Boole καλούνται λογικές πύλες.κάθε τέτοια πύλη δέχεται στην είσοδό της σήματα με

Διαβάστε περισσότερα

Τµήµα Βιοµηχανικής Πληροφορικής Σηµειώσεις Ηλεκτρονικών Ισχύος Παράρτηµα

Τµήµα Βιοµηχανικής Πληροφορικής Σηµειώσεις Ηλεκτρονικών Ισχύος Παράρτηµα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ηµιτονοειδές Ρεύµα και Τάση Τριφασικά Εναλλασσόµενα ρεύµατα Ισχύς και Ενέργεια Ενεργός τιµή περιοδικών µη ηµιτονικών κυµατοµορφών 1. Ηµιτονοειδές Ρεύµα και Τάση Οταν οι νόµοι του Kirchoff εφαρµόζονται

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 5 Διασύνδεση Αναλογικών & Ψηφιακών Συστηµάτων

Κεφάλαιο 5 Διασύνδεση Αναλογικών & Ψηφιακών Συστηµάτων Κεφάλαιο 5 Διασύνδεση Αναλογικών & Ψηφιακών Συστηµάτων Αναλογικές & Ψηφιακές Διατάξεις Control Systems Laboratory Τα διάφορα μεγέθη των φυσικών διεργασιών τα μετράμε με αισθητήρες που ουσιαστικά παρέχουν

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 Μάθημα : Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Τεχνολογία ΙΙ, Θεωρητικής Κατεύθυνσης Ημερομηνία

Διαβάστε περισσότερα

Σ ή. : υαδικά. Ε ό. ή Ενότητα

Σ ή. : υαδικά. Ε ό. ή Ενότητα 1η Θεµατική Θ ή Ενότητα Ε ό : υαδικά δ ά Συστήµατα Σ ή Μονάδα Ελέγχου Ψηφιακοί Υπολογιστές Αριθµητική Μονάδα Κρυφή Μνήµη Μονάδα Μνήµης ιαχείριση Μονάδων Ι/Ο ίσκοι Οθόνες ικτυακές Μονάδες Πληκτρολόγιο,

Διαβάστε περισσότερα

3η Α Σ Κ Η Σ Η ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΣΥΓΚΡΙΣΗΣ

3η Α Σ Κ Η Σ Η ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΣΥΓΚΡΙΣΗΣ η Α Σ Κ Η Σ Η ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΣΥΓΚΡΙΣΗΣ ΣΚΟΠΟΣ : Σκοπός της άσκησης είναι η μελέτη του βασικού στοιχείου ενός κλειστού συστήματος του

Διαβάστε περισσότερα

Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ.1) με τα εξής χαρακτηριστικά: R 2.3 k,

Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ.1) με τα εξής χαρακτηριστικά: R 2.3 k, Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ) με τα εξής χαρακτηριστικά: 3 k, 50, k, S k και V 5 α) Nα υπολογιστούν οι τιμές των αντιστάσεων β) Να επιλεγούν οι χωρητικότητες C, CC έτσι ώστε ο ενισχυτής

Διαβάστε περισσότερα

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Ι Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Ι Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικού & Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Ι Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ 1.1 Τελεστικοί ενισχυτές 1.1.1 Εισαγωγή: Αντικείµενο της εργαστηριακής

Διαβάστε περισσότερα

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Τελεστικοί Ενισχυτές Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Ο ιδανικός τελεστικός ενισχυτής Είσοδος αντιστροφής Ισοδύναμα Είσοδος μη αντιστροφής A( ) A d 2 1 2 1

Διαβάστε περισσότερα

και συνδέει τον αριθμό των σπειρών του πρωτεύοντος και του

και συνδέει τον αριθμό των σπειρών του πρωτεύοντος και του Μετασχηματιστής με μεσαία λήψη Ένας μετασχηματιστής αποτελείται από δύο πηνία που έχουν τυλιχτεί επάνω στον ίδιο πυρήνα. Στο ένα πηνίο εφαρμόζεται μία εναλλασσόμενη τάση. Η τάση αυτή, δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Τεχνολογία και

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΔΙΟΔΟΣ (Μάθημα 4 ο 5 ο 6 ο 7 ο ) 1/12 4 o εργαστήριο Ιδανική δίοδος n Συμβολισμός της διόδου n 2/12 4 o εργαστήριο Στατική χαρακτηριστική διόδου Άνοδος (+) Κάθοδος () Αν στην ιδανική

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 1η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 1η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail: Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ E mail: pasv@teiath.gr 2 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Ο Τελεστικός ενισχυτής 741

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Ο Τελεστικός ενισχυτής 741 Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Ο Τελεστικός ενισχυτής 741 Ενισχυτικές Διατάξεις 2 Iστορική Αναδρομή 1964 Ο Bob Widlar σχεδιαζει το πρώτο ΤΕ: τον 702. Μόνο 9 transistors, απολαβή OL: 1000 Πολύ ακριβός : $300 per

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαφορικός ενισχυτής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαφορικός ενισχυτής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαφορικός ενισχυτής Ο διαφορικός ενισχυτής (differential amplifier) είναι από τα πλέον διαδεδομένα και χρήσιμα κυκλώματα στις ενισχυτικές διατάξεις. Είναι βασικό δομικό στοιχείο του τελεστικού

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 2. Συστήματα Αρίθμησης και Αναπαράσταση Πληροφορίας. Περιεχόμενα. 2.1 Αριθμητικά Συστήματα. Εισαγωγή

Κεφάλαιο 2. Συστήματα Αρίθμησης και Αναπαράσταση Πληροφορίας. Περιεχόμενα. 2.1 Αριθμητικά Συστήματα. Εισαγωγή Κεφάλαιο. Συστήματα Αρίθμησης και Αναπαράσταση Πληροφορίας Περιεχόμενα. Αριθμητικά συστήματα. Μετατροπή αριθμών από ένα σύστημα σε άλλο.3 Πράξεις στο δυαδικό σύστημα.4 Πράξεις στο δεκαεξαδικό σύστημα.5

Διαβάστε περισσότερα

6.1 Θεωρητική εισαγωγή

6.1 Θεωρητική εισαγωγή ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 6 ΑΠΟΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ ΚΑΙ ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ Σκοπός: Η κατανόηση της λειτουργίας των κυκλωµάτων ψηφιακής πολυπλεξίας και αποκωδικοποίησης και η εξοικείωση µε τους ολοκληρωµένους

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΑΕ ΙΙ. Αισθητήρια θερμοκρασίας Εισαγωγή

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΑΕ ΙΙ. Αισθητήρια θερμοκρασίας Εισαγωγή ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΑΕ ΙΙ Εργαστηριακή Άσκηση 1 Αισθητήρια θερμοκρασίας Εισαγωγή Η μέτρηση της θερμοκρασίας είναι μια σημαντική ασχολία για τους μηχανικούς παραγωγής γιατί είναι, συνήθως,

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2007

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2007 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2007 Μάθημα : Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Τεχνολογία ΙΙ Τεχνικών Σχολών, Θεωρητικής Κατεύθυνσης

Διαβάστε περισσότερα

4.1 Θεωρητική εισαγωγή

4.1 Θεωρητική εισαγωγή ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4 ΥΑ ΙΚΟΣ ΑΘΡΟΙΣΤΗΣ-ΑΦΑΙΡΕΤΗΣ Σκοπός: Να µελετηθούν αριθµητικά κυκλώµατα δυαδικής πρόσθεσης και αφαίρεσης. Να σχεδιαστούν τα κυκλώµατα από τους πίνακες αληθείας

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΤΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ 7 Ο ΜΑΘΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΑΠΟΣΤΟΛΙΑ ΠΑΓΓΕ Περιεχόμενα 2 Δυαδικό Σύστημα Προσημασμένοι δυαδικοί αριθμοί Αφαίρεση

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Τελεστικός ενισχυτής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Τελεστικός ενισχυτής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Τελεστικός ενισχυτής Ο τελεστικός ενισχυτής, TE (operational ampliier, op-amp) είναι ένα από τα πιο χρήσιμα αναλογικά κυκλώματα. Κατασκευάζεται ως ολοκληρωμένο κύκλωμα (integrated circuit) και

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/

Διαβάστε περισσότερα

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα 7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα 1 2 3 4 5 6 7 Παραπάνω βλέπουμε ακολουθιακό κύκλωμα σχεδιασμένο με μανταλωτές διαφορετικής φάσης. Παρατηρούμε ότι συνδυαστική λογική μπορεί να προστεθεί μεταξύ και των

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Γ ΕΠΑΛ ιδάσκων: Γεώργιος Μακεδών, Φυσικός M.Sc. Μάθηµα 47ο. Ερωτήσεις κατανόησης 1. Τι είναι οι µετατροπείς A/D

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Γ ΕΠΑΛ ιδάσκων: Γεώργιος Μακεδών, Φυσικός M.Sc. Μάθηµα 47ο. Ερωτήσεις κατανόησης 1. Τι είναι οι µετατροπείς A/D Μάθηµα 47ο Θέµα Εισαγωγή Συστήµατα λήψης, επεξεργασίας και διανοµής δεδοµένων. 1. Τι είναι οι µετατροπείς A/D και D/A; Εξηγήστε τη λειτουργία του σχήµατος 11.2.1. 1. Να εξηγήσετε το παράδειγµα αναλογικοψηφιακής

Διαβάστε περισσότερα

ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ -ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ 2017-18 ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ 1. ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ Ενα κύκλωµα, το οποίο κάνει µια συγκεκριµένη λειτουργία εκφραζόµενη

Διαβάστε περισσότερα

3.1 Η δίοδος στο κύκλωμα. Στατική και δυναμική χαρακτηριστική

3.1 Η δίοδος στο κύκλωμα. Στατική και δυναμική χαρακτηριστική 1 3. Κυκλώματα διόδων 3.1 Η δίοδος στο κύκλωμα. Στατική και δυναμική χαρακτηριστική Στην πράξη η δίοδος προσεγγίζεται με τμηματική γραμμικοποίηση, όπως στο σχήμα 3-1, όπου η δυναμική αντίσταση της διόδου

Διαβάστε περισσότερα

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΕΝΟΤΗΤΑ Μ1 ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Εκπαιδευτής: Γ. Π. ΠΑΤΣΗΣ, Επικ. Καθηγητής, Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών, ΤΕΙ Αθήνας ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1. Ποια είναι η βάση

Διαβάστε περισσότερα

Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης

Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης Το δυαδικό σύστημα αρίθμησης χρησιμοποιεί δύο ψηφία. Το 0 και το 1. Τα ψηφία ενός αριθμού στο δυαδικό σύστημα αρίθμησης αντιστοιχίζονται σε δυνάμεις του 2. Μονάδες, δυάδες, τετράδες,

Διαβάστε περισσότερα

Γενικά χαρακτηριστικά ανάδρασης

Γενικά χαρακτηριστικά ανάδρασης Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Γενικά χαρακτηριστικά ανάδρασης Κάθε ηλεκτρονικό κύκλωµα, για το οποίο η δυναµική συµπεριφορά καθορίζεται από κάποιας µορφή σχέση µεταξύ εισόδου (διέγερση) και εξόδου (απόκριση),

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Πανεπιστήμιο Κρήτης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος Άνοιξη 2008 Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ηλεκτρικό ρεύμα Το ρεύμα είναι αποτέλεσμα της κίνησης

Διαβάστε περισσότερα

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΣΧΟΛΗ ΑΣΠΑΙΤΕ ΤΜΗΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ 1) Οι απαριθμητές ή μετρητές (counters) είναι κυκλώματα που

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ https://eclass.teiath.gr/courses/tio101/

Διαβάστε περισσότερα

ÖÑÏÍÔÉÓÔÇÑÉÏ ÊÏÑÕÖÇ ÓÅÑÑÅÓ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 28 ΜΑΪΟΥ 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ÖÑÏÍÔÉÓÔÇÑÉÏ ÊÏÑÕÖÇ ÓÅÑÑÅÓ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 28 ΜΑΪΟΥ 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 8 ΜΑΪΟΥ 00 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ A. Για τις ηµιτελείς προτάσεις Α. έως και Α.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της

Διαβάστε περισσότερα

5 η ενότητα ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ

5 η ενότητα ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ρ. Λάμπρος Μπισδούνης Καθηγητής 5 η ενότητα ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ T.E.I. ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 1 Περιεχόμενα 5 ης ενότητας Στην πέμπτη ενότητα θα μελετήσουμε την ανατροφοδότηση

Διαβάστε περισσότερα

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design TEI Πελοποννήσου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε.

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. παθητικά: προκαλούν την απώλεια ισχύος ενός. ενεργά: όταν τροφοδοτηθούν µε σήµα, αυξάνουν

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. παθητικά: προκαλούν την απώλεια ισχύος ενός. ενεργά: όταν τροφοδοτηθούν µε σήµα, αυξάνουν 1. Εισαγωγικά στοιχεία ηλεκτρονικών - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 1. ΘΕΜΕΛΙΩ ΕΙΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Ηλεκτρικό στοιχείο: Κάθε στοιχείο που προσφέρει, αποθηκεύει και καταναλώνει

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 2 ΑΣΚΗΣΗ 1 η Μετρήσεις τάσεων και ρευμάτων με χρήση ψηφιακού πολύμετρου. Προετοιμασία: Για να πραγματοποιήσετε την άσκηση, θα πρέπει να έχετε μελετήσει τα κεφάλαια 1 και 2 του θεωρητικού

Διαβάστε περισσότερα

Συλλογή μεταφορά και. Κεφάλαιο 2 ο ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ - ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΑ

Συλλογή μεταφορά και. Κεφάλαιο 2 ο ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ - ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΑ Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων Κεφάλαιο 2 ο ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ - ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΑ Αισθητήρια (sensors) είναι κυκλώματα που δέχονται ένα σήμα ή μια διέγερση από το περιβάλλον και απαντούν με ένα ηλεκτρικό σήμα.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ - ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΤΟΥΡΙΣΤΙΚΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΦΙΛΟΞΕΝΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα ΧΑΣΑΝΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων ΗΜΥ203

Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων ΗΜΥ203 ιάλεξη 5 (Επανάληψη) 02/10/13 1 Λύσεις 1ης Ενδιάµεσης Εξέτασης Αναφέρετε τις ρυθµίσεις που θα κάνετε στον παλµογράφο (σε σχέση µε τα κουµπιά VOLTS/DIV και TIME/DIV),

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 5. Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης

Άσκηση 5. Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι (ΕΡ) Άσκηση 5 Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης Στόχος Ο στόχος της εργαστηριακής άσκησης είναι η μελέτη των

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΚΟΙΝΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ ΑΚΟΛΟΥΘΗΤΗΣ ΤΑΣΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΚΟΙΝΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ ΑΚΟΛΟΥΘΗΤΗΣ ΤΑΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 41 ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΚΟΙΝΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ ΑΚΟΛΟΥΘΗΤΗΣ ΤΑΣΗΣ Η συνδεσµολογία κοινού συλλέκτη φαίνεται στο σχήµα 41 Αν σχηµατίσουµε το ac ισοδύναµο θα δούµε ότι ο συλλέκτης συνδέεται στη γη και αποτελεί κοινό

Διαβάστε περισσότερα

Ι. Ν. ΛΥΓΟΥΡΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ Δ. Π. Θ

Ι. Ν. ΛΥΓΟΥΡΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ Δ. Π. Θ Ι. Ν. ΛΥΓΟΥΡΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ Δ. Π. Θ Έκδοση 4 η 4 Στη Χαρά τον Νίκο και τον Λευτέρη 5 6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ 1.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 19 1.2. Ο

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 11. Κυκλώματα Χρονισμού

Κεφάλαιο 11. Κυκλώματα Χρονισμού Κεφάλαιο 11. Κυκλώματα Χρονισμού Σύνοψη Στο κεφάλαιο αυτό αναλύεται η λειτουργία των κυκλωμάτων χρονισμού. Τα κυκλώματα αυτά παρουσιάζουν πολύ μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον και απαιτείται να λειτουργούν με

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Προαιρετική εργασία

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Προαιρετική εργασία Τ.Ε.Ι. ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΙΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Προαιρετική εργασία «Κατασκευή δυαδικού απαριθμητή με δεκαδική απεικόνιση δεκάδων και μονάδων» Συνυπεύθυνος

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Ο τελεστικός ενισχυτής είναι ένα προκατασκευασμένο κύκλωμα μικρών διαστάσεων που συμπεριφέρεται ως ενισχυτής τάσης, και έχει πολύ μεγάλο κέρδος, πολλές φορές της τάξης του 10 4 και 10 6. Ο τελεστικός

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας

Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας ΔΙΟΔΟΣ Οι περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές όπως οι τηλεοράσεις, τα στερεοφωνικά συγκροτήματα και οι υπολογιστές χρειάζονται τάση dc για να λειτουργήσουν σωστά.

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στα ψηφιακά Συστήµατα Μετρήσεων

Εισαγωγή στα ψηφιακά Συστήµατα Μετρήσεων 1 Εισαγωγή στα ψηφιακά Συστήµατα Μετρήσεων 1.1 Ηλεκτρικά και Ηλεκτρονικά Συστήµατα Μετρήσεων Στο παρελθόν χρησιµοποιήθηκαν µέθοδοι µετρήσεων που στηριζόταν στις αρχές της µηχανικής, της οπτικής ή της θερµοδυναµικής.

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 24/01/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 24/01/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜΑ 1 ο (1.5 μονάδες) (α) Να προσδιορίσετε την διακριτική ικανότητα (resolution) ενός ψηφιακού βτομέτρου με ενδείκτη (display) τριών ψηφίων και μέγιστη ένδειξη 99.9 olts. (0.5 μ.) (β) Στα ακόλουθα σχήματα

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Τεχνολογία και

Διαβάστε περισσότερα

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1 1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ 1.1 Εισαγωγή Το δεκαδικό σύστημα (Decimal System) αρίθμησης χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο και είναι κατάλληλο βέβαια γι αυτόν, είναι όμως εντελώς ακατάλληλο για τις ηλεκτρονικές

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΊΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΊΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΊΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 6: ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ

Διαβάστε περισσότερα

Τελεστικοί Ενισχυτές

Τελεστικοί Ενισχυτές Τελεστικοί Ενισχυτές Ο Τελεστικός Ενισχυτής (ΤΕ) αποτελεί ένα ιδιαίτερο είδος ενισχυτή, το οποίο έχει ευρύτατη αποδοχή ως δομικό στοιχείο των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Η μεγάλη του δημοτικότητα οφείλεται

Διαβάστε περισσότερα

5. Τροφοδοτικά - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Ανορθωµένη τάση Εξοµαλυµένη τάση Σταθεροποιηµένη τάση. Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού

5. Τροφοδοτικά - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Ανορθωµένη τάση Εξοµαλυµένη τάση Σταθεροποιηµένη τάση. Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού 5. Τροφοδοτικά - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 5. ΤΡΟΦΟ ΟΤΙΚΑ 220 V, 50 Hz. 0 V Μετασχηµατιστής Ανορθωµένη τάση Εξοµαλυµένη τάση Σταθεροποιηµένη τάση 0 V 0 V Ανορθωτής Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού Φίλτρο

Διαβάστε περισσότερα

του διπολικού τρανζίστορ

του διπολικού τρανζίστορ D λειτουργία - Πόλωση του διπολικού τρανζίστορ ρ Παραδείγματα D ανάλυσης Παράδειγμα : Να ευρεθεί το σημείο λειτουργίας Q. Δίνονται: β00 και 0.7. Υποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή. 4 a 4 0 7, 3,3

Διαβάστε περισσότερα

Υπολογίστε τη Vout. Aπ: Άγει η κάτω δίοδος:

Υπολογίστε τη Vout. Aπ: Άγει η κάτω δίοδος: Παράδειγµα 8 Υπολογίστε τη Vout. Aπ: Άγει η κάτω δίοδος: 0,7 + 2200I 5V = 0 V D 4,3 I D = = 1, 95mA 2200 + 5 2200I D + Vout = 0 Vout=-0,7V Παράδειγµα 9 Το παρακάτω σχήµα παριστάνει κύκλωµα φόρτισης µιας

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Σχ.7.1. Σύµβολο κοινού τελεστικού ενισχυτή και ισοδύναµο κύκλωµα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Σχ.7.1. Σύµβολο κοινού τελεστικού ενισχυτή και ισοδύναµο κύκλωµα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 7. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ Ο τελεστικός ενισχυτής εφευρέθηκε κατά τη διάρκεια του δεύτερου παγκοσµίου πολέµου και. χρησιµοποιήθηκε αρχικά στα συστήµατα σκόπευσης των αντιαεροπορικών πυροβόλων για

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ανάλυση Ηλεκτρικού Σήµατος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ανάλυση Ηλεκτρικού Σήµατος ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ανάλυση Ηλεκτρικού Σήµατος. Εισαγωγή Τα σήµατα εξόδου από µετρητικές διατάξεις έχουν συνήθως τη µορφή ηλεκτρικών σηµάτων. Πριν από την καταγραφή ή περαιτέρω επεξεργασία, ένα σήµα υφίσταται µια

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό Ενότητα 3 η : Κωδικοποίηση & Παράσταση Δεδομένων Ι. Ψαρομήλιγκος Χ. Κυτάγιας Τμήμα

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 5 Διασύνδεση Αναλογικών & Ψηφιακών Συστημάτων

Κεφάλαιο 5 Διασύνδεση Αναλογικών & Ψηφιακών Συστημάτων Κεφάλαιο 5 Διασύνδεση Αναλογικών & Ψηφιακών Συστημάτων Αναλογικές & Ψηφιακές Διατάξεις Τα διάφορα μεγέθη των φυσικών διεργασιών τα μετράμε με αισθητήρες που ουσιαστικά παρέχουν ηλεκτρικά σήματα χαμηλής

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΣΤΗ ΧΗΜΙΚΗ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ

ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΣΤΗ ΧΗΜΙΚΗ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΣΤΗ ΧΗΜΙΚΗ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ Τα περισσότερα σύγχρονα κυκλώματα επεξεργασίας αναλογικών σημάτων οφείλουν την επιτυχή λειτουργία τους σε μια κατηγορία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, τα οποία είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 11

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 11 ΗΜΥ Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 11 13 Οκτωβρίου, 6 Γεώργιος Έλληνας Επίκουρος Καθηγητής ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΣ ΣΗΜΕΡΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ & ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Διδάσκων : Δημήτρης Τσιπιανίτης Γεώργιος Μανδέλλος

Διαβάστε περισσότερα

Δ1. Δ2. Δ3. Δ4. Λύση Δ1. Δ2. Δ3. Δ4.

Δ1. Δ2. Δ3. Δ4. Λύση Δ1. Δ2. Δ3. Δ4. 1) Δύο αντιστάτες με αντιστάσεις R 1 = 2 Ω, R 2 = 4 Ω, είναι μεταξύ τους συνδεδεμένοι σε σειρά, ενώ ένας τρίτος αντιστάτης R 3 = 3 Ω είναι συνδεδεμένος παράλληλα με το σύστημα των δύο αντιστατών R 1, R

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙ- ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙ- ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙ- ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑΤΑ ΟΜΑΔΑ Α Α1. Για τις ημιτελείς προτάσεις Α1.1 και Α1. να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2Η ΕΝΟΤΗΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Τι είναι ; Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων Που μπορεί να

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΣΗΣ ΣΦΑΛΜΑΤΑ

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΣΗΣ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΣΗΣ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΤΡΙΩΡΟ: ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΜ: ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΜ: ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΜ: 1 ΣΚΟΠΟΣ... 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ... 1.1 ΠΗΓΗ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΤΑΣΗΣ... 1. ΜΕΤΡΗΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A]. Κανονική μορφή συνάρτησης λογικής 5. Η κανονική μορφή μιας λογικής συνάρτησης (ΛΣ) ως άθροισμα ελαχιστόρων, από τον πίνακα αληθείας προκύπτει ως εξής: ) Παράγουμε ένα [A] όρων από την κάθε σειρά για την

Διαβάστε περισσότερα

α. Η ένδειξη 220 V σημαίνει ότι, για να λειτουργήσει κανονικά ο λαμπτήρας, πρέπει η τάση στα άκρα του να είναι 220 V.

α. Η ένδειξη 220 V σημαίνει ότι, για να λειτουργήσει κανονικά ο λαμπτήρας, πρέπει η τάση στα άκρα του να είναι 220 V. ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 7. Έχουμε ένα λαμπτήρα με τις ενδείξεις 100 W και 220 V. α. Ποια η σημασία αυτών των στοιχείων; β. Να βρεθεί η αντίσταση του λαμπτήρα. γ. Να βρεθεί η ενέργεια που απορροφά ο λαμπτήρας,

Διαβάστε περισσότερα